ES2311966T3 - Dispersion de agente de pegajosidad. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de un emulsionante que comprende: a) proporcionar un éster de uno o más ácidos grasos que contengan al menos dos dobles enlaces conjugados, b) hacer reaccionar el éster con un dienófilo que contenga un grupo ácido o anhídrido para formar un producto A intermedio y c) hacer reaccionar el producto A intermedio con uno o más polialquilenglicoles con un peso molecular medio, determinado por análisis del índice de hidroxilo, de 1.000 a 8.000.
Description
Dispersión de agente de pegajosidad.
La presente invención se refiere a una
dispersión de agente de pegajosidad que comprende un emulsionante,
un procedimiento para la producción de la misma, su uso como agente
de pegajosidad y una composición de adhesivo que comprende la
dispersión de agente de pegajosidad. La invención también se refiere
a un emulsionante, un método para producir el mismo y su uso para
emulsionar materiales resinosos.
Muchos tipos de formulaciones adhesivas,
especialmente adhesivos sensibles a la presión basados en polímeros
sintéticos, tales como polímeros acrílicos y copolímeros de bloque
estirénicos, requieren normalmente algún tipo de agente de
pegajosidad en la formulación. El agente de pegajosidad mejora las
propiedades adhesivas tales como la adhesividad, resistencia al
despegue y facilidad de humectación de la superficie. La pegajosidad
de un adhesivo le permite formar una unión inmediata entre
superficies en contacto cuando se ponen juntas.
Los agentes de pegajosidad generalmente se basan
en resinas, resinas de agentes de pegajosidad, que se pueden
considerar como disolventes de alta viscosidad para un polímero de
base en una formulación. Un agente de pegajosidad se debería ver
como un material que se refiere a un material específico o grupo de
materiales que se pegan.
Se han sugerido diversos materiales resinosos
como resinas de agente de pegajosidad para polímeros sintéticos.
Ejemplos de materiales sugeridos incluyen: colofonia, colofonia
desproporcionada, ésteres de colofonia tales como ésteres
glicéricos de colofonia y ésteres de colofonia con pentaeritritol,
resinas hidrocarbonadas alifáticas, resinas de petróleo aromáticas,
resinas de DCPD, resinas de terpeno, resinas de terpeno/fenol y
resinas de cumarona/indeno.
Las resinas de agentes de pegajosidad para
adhesivos sensibles a la presión se basan normalmente en colofonia
y/o derivados de la misma o resinas hidrocarbonadas. La colofonia es
un producto resinoso natural que consiste principalmente en ácidos
de colofonia. Los ácidos de colofonia típicos son, por ejemplo,
ácido abiético y ácido levopimárico. La diferencia entre los ácidos
de colofonia es principalmente el número y la posición de los
dobles enlaces. La colofonia se puede clasificar debido a las
especies del árbol del que se origina tal como colofonia China,
Indonesa y Brasileña y/o al proceso de producción del que se origina
tal como: gomarresina, colofonia de madera o colofonia de resina de
lejías celulósicas.
Las resinas hidrocarbonadas son generalmente
polímeros alifáticos o aromáticos, de bajo peso molecular, que
tienen típicamente un peso molecular medio ponderal de
500-3.000. Las resinas hidrocarbonadas alifáticas
comunes son resinas procedentes de las denominadas corrientes de
alimentación de 5 átomos de carbono y las resinas hidrocarbonadas
aromáticas comunes proceden de corrientes de alimentación de 9
átomos de carbono. Estas corrientes de alimentación se originan en
la industria del craqueo del petróleo.
En composiciones acuosas de adhesivos es común
incluir la resina del agente de pegajosidad en forma de dispersión
acuosa. Para preparar una dispersión de un material resinoso tal
como colofonia o resina hidrocarbonada, se requiere que actúe un
tensioactivo como emulsionante. En el caso de la colofonia y las
resinas hidrocarbonadas, la dispersión acuosa se prepara
normalmente fundiendo primero la colofonia o resina hidrocarbonada y
añadiendo después un tensioactivo y agua para formar una dispersión
en que la colofonia/resina sea la fase dispersada y el agua la fase
continua.
Se conocen en la técnica muchos tensioactivos
diferentes tales como: alquilsulfonatos, sulfatos de alcoholes
grasos y ésteres de fosfato. Sin embargo, el uso de estos tipos de
tensioactivos puede dar como resultado un adhesivo, cuando se seca,
que sea higroscópico, que puede dar como resultado un blanqueamiento
no deseado de la película adhesiva. También, la resistencia a la
cohesión de un enlace adhesivo y la estabilidad mecánica de la
dispersión de resina de agente de pegajosidad pueden ser bastante
bajas.
La patente de EE.UU. 5.552.519 describe un
tensioactivo procedente de un éster de colofonia.
La patente de EE.UU. 2003/0092829 describe un
aglutinante basado en un producto de reacción de aceite de soja,
anhídrido maleico y un polietilenglicol de bajo peso molecular.
La patente de EE.UU. 6.464.764 describe un
agente protector de la madera que comprende aglutinante hecho de,
por ej., aceite de linaza y pequeñas cantidades de ácido maleico y
polietilenglicol.
La patente internacional WO 94/18.260 describe
una resina soluble en agua y secada al aire, con un índice de yodo
de entre 50 y 150. La resina comprende sustancialmente unidades de:
A. un monoéter de un polietilenglicol que tiene
5-100 unidades de óxido de etileno por molécula y B.
el producto de reacción de: B1) uno o más ácidos grasos insaturados
o uno o más polialcoholes esterificados con ácidos grasos
insaturados con B2) un compuesto carboxílico alfa y
beta-etilénicamente insaturado, en el que la
relación molar de A : B es de aproximadamente 0,2:1 a
aproximadamente 4:1.
La patente británica GB 785474 describe un
procedimiento para la producción de productos de condensación, que
comprende condensar un poli(óxido de alquileno) o un derivado del
mismo, cuyo óxido o derivado posee además de un grupo lipófilo al
menos un grupo hidroxilo libre y tiene un peso molecular de al menos
1.000, a una temperatura elevada, con un ácido carboxílico
polibásico que contiene al menos tres grupos carboxilo y al menos un
grupo lipófilo.
La patente de EE.UU. 2004/0158003 describe un
procedimiento para preparar un tensioactivo que comprende: hacer
reaccionar un ácido carboxílico o anhídrido \alpha,
\beta-insaturado o un éster de los mismos, con una
resina que comprende restos monoméricos hidrocarbonados, para
proporcionar un aducto y hacer reaccionar el aducto con bien óxido
de alquileno bien un poli(óxido de alquileno)
carboxil-reactivo para proporcionar el
tensioactivo.
La patente europea EP 0 258 753 A2 es sobre una
composición de adhesivo sensible a la presión basada en una mezcla
de resina y un emulsionante.
La patente soviética SU 1098930 A es sobre
emulsionantes basados en diéster de diácido saturado esterificado
por un lado por un alcohol de cadena carbonada larga y por el otro
por un polietilenglicol de bajo peso molecular.
En la patente británica GB 2137212 la invención
se refiere a dispersiones de adhesivo de caucho sintético en que el
emulsionante puede ser cualquiera de los depresores superficiales
bien conocidos, entre otros que pueden ser un derivado de óxido de
etileno.
En la patente internacional WO 94/ 24221 esta
invención se refiere a la aplicación de un recubrimiento adhesivo a
base de agua basado en emulsiones a base de agua de mezclas de
resinas hidrocarbonadas con cantidades minoritarias de
colofonias.
Son propiedades importantes para una dispersión
de agente de pegajosidad: su comportamiento como espuma, equilibrio
contenido en sólidos/viscosidad, estabilidad mecánica, propiedades
de humectación y tiempo de durabilidad.
Partículas de colofonia/resina más pequeñas en
la dispersión de agente de pegajosidad, darán generalmente mejor
estabilidad, lo que significa tiempo de durabilidad más
prolongado.
Así, aún se requiere una dispersión de agente de
pegajosidad que de una resistencia mejorada al agua de un adhesivo
seco cuando se use en composiciones adhesivas en comparación con
tensioactivos tradicionales. También se requiere proporcionar una
dispersión de agente de pegajosidad que satisfaga los requerimientos
enumerados anteriormente.
De acuerdo con esto, es un objeto de la presente
invención proporcionar una dispersión de agente de pegajosidad con
alta estabilidad durante el almacenaje, buena estabilidad mecánica y
características de poca formación de espuma y que sólo de poca
pérdida de resistencia a la cohesión cuando se formule en
composiciones de adhesivos. Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un emulsionante que se pueda producir en un
procedimiento que requiera sólo unas pocas etapas.
Los objetos de la presente invención se
consiguen por una dispersión de agente de pegajosidad que comprende
cierto emulsionante. La invención también se refiere a un
procedimiento para la producción de una dispersión de agente de
pegajosidad, un método para producir un emulsionante, un
emulsionante, uso del emulsionante, uso de la dispersión de agente
de pegajosidad y una composición de adhesivo que comprenda la
dispersión de agente de pegajosidad. Sorprendentemente se ha
encontrado que las dispersiones de agente de pegajosidad que
comprenden el emulsionante, dan tamaños de partícula muy pequeños de
material resinoso dispersado y se pueden preparar con alto
contenido en sólidos. También, las dispersiones de agente de
pegajosidad que comprenden el emulsionante presentan una excelente
estabilidad durante el almacenaje y estabilidad mecánica. Además,
las composiciones adhesivas que comprenden la dispersión de agente
de pegajosidad presentan alta resistencia al agua, excelente
cohesión, alta adhesión y buenas propiedades de humectación.
Un aspecto de la invención se refiere a un
procedimiento para la producción de una dispersión de agente de
pegajosidad que comprende dispersar un material resinoso en una fase
acuosa en presencia de un emulsionante, pudiéndose obtener el
emulsionante por un método que comprende proporcionar un éster de
uno o más ácidos grasos que contengan al menos dos dobles enlaces
conjugados, hacer reaccionar el éster con un dienófilo que contenga
un grupo ácido o anhídrido, para formar un producto A intermedio y
hacer reaccionar el producto A intermedio con uno o más
polialquilenglicoles.
Otro aspecto de la invención se refiere a una
dispersión de agente de pegajosidad que comprende un material
resinoso y un emulsionante, pudiéndose obtener el emulsionante por
un método como se definió anteriormente. El emulsionante puede ser
así un producto de reacción de uno o más polialquilenglicoles con un
producto A intermedio formado por una reacción entre un éster de
uno o más ácidos grasos que contienen al menos dos doble enlaces
conjugados con un dienófilo que contiene un grupo ácido o
anhídrido.
Otro aspecto más de la invención se refiere al
uso de un emulsionante como se definió anteriormente, para
dispersar un material resinoso.
Otro aspecto de la invención se refiere a un
procedimiento para la producción de un emulsionante, que comprende
proporcionar un éster de uno o más ácidos grasos que contengan al
menos dos dobles enlaces conjugados, hacer reaccionar el éster con
un dienófilo que contenga un grupo ácido o anhídrido, para formar un
producto A intermedio y hacer reaccionar el producto A intermedio
con uno o más polialquilenglicoles que tengan un peso molecular
medio, determinado por análisis del índice de hidroxilo, mayor que
650.
Otro aspecto más de la invención se refiere a un
emulsionante que se puede obtener por el procedimiento que se
describió anteriormente. El emulsionante puede ser así un producto
de reacción de uno o más polialquilenglicoles con un peso molecular
medio ponderal mayor que 650 con un producto A intermedio formado
por una reacción entre un éster de uno o más ácidos grasos que
contienen al menos dos doble enlaces conjugados con un dienófilo que
contiene un grupo ácido o anhídrido.
El éster de uno o más ácidos grasos presenta
convenientemente un índice de yodo de más de aproximadamente 60,
preferiblemente más de aproximadamente 100, lo más preferiblemente
más de aproximadamente 140 g de yodo por 100 g de éster. El éster
es convenientemente un éster de uno o más ácidos grasos y un
alcohol. El alcohol es convenientemente un mono-, di- o triol
C_{1}-C_{10} o un poliol superior,
preferiblemente un mono-, di- o triol
C_{1}-C_{8}, más preferiblemente un glicerol o
etilenglicol, lo más preferiblemente glicerol. El éster es
preferiblemente un mono- o diéster de glicol de uno o más ácidos
grasos o un mono-, di- o un triglicérido de uno o más ácidos
grasos, lo más preferiblemente un triglicérido de uno o más ácidos
grasos. Los mono- o diésteres de glicol, adecuados, de uno o más
ácidos grasos, incluyen cualquiera que contenga dos doble enlaces
conjugados tales como linolenato de etilenglicol y linolato de
etilenglicol. Los triglicéridos adecuados de uno o más ácidos
grasos incluyen aceites vegetales y algunos aceites animales de los
que se pueden mencionar, por ejemplo, sardinela de la India, aceite
de linaza, aceite de tung, aceite de nuez, aceite de soja, aceite
de cártamo, aceite de girasol, aceite de sésamo, aceite de semilla
de algodón, aceite de maíz, aceite de colza, aceite de cacahuete,
aceite de crambe, aceite de ricino, aceite de oliva, aceite de
canola, aceite de pepitas y aceite de sésamo, preferiblemente se
usan: sardinela de la India, aceite de tung, aceite de nuez, aceite
de soja, aceite de cártamo y aceite de girasol. Preferiblemente, el
triglicérido se selecciona del grupo de: aceite de linaza, aceite de
soja y aceite de girasol.
Se tiene que entender que los ésteres de uno o
más ácidos grasos referidos en la presente memoria no incluyen
ésteres que se pudieran haber formado de impurezas de ácidos grasos
en la colofonia cuando se estaban preparando los ésteres de
colofonia.
Los dienófilos adecuados que contienen un grupo
ácido o anhídrido incluyen ácidos carboxílicos
alfa-beta etilénicamente insaturados y anhídridos
de los mismos, que se pueden seleccionar de ácidos carboxílicos
etilénicamente insaturados, mono-, di- y polibásicos y anhídridos
de los mismos, así como mezclas de dos o más ácidos carboxílicos
etilénicamente insaturados o anhídridos. El ácido carboxílico
etilénicamente insaturado es convenientemente un ácido mono- o
dicarboxílico C_{3}-C_{4}
alfa-beta insaturado y se puede seleccionar de:
ácido acrílico, ácido crotónico, ácido sórbico, ácido maleico,
ácido metilmaleico, ácido etilmaleico, ácido propilmaleico, ácido
butilmaleico, ácido fumárico y otros estructuralmente similares y
también anhídridos de los mismos. Convenientemente, los ácidos
carboxílicos etilénicamente insaturados son ácidos dibásicos o
anhídridos de los mismos, preferiblemente ácido maleico, anhídrido
maleico y ácido fumárico, lo más preferiblemente anhídrido
maleico.
Uno o más polialquilenglicoles pertenecen
convenientemente al grupo de polialquilenglicoles
C_{2}-C_{5}, tales como polietilenglicol y
polipropilenglicol. Polialquilenglicoles con taponamiento terminal
tales como monoalquil éteres de polialquilenglicol
C_{2}-C_{5}, en los que el alquilo es
convenientemente alquilo C_{1}-C_{5},
preferiblemente se prefiere en particular alquilo
C_{1}-C_{4} tal como metoxipolietilenglicol y
butoxipolietilenglicol. Lo más preferiblemente, al menos uno de uno
o más polialquilenglicoles es polietilenglicol. El peso molecular
medio del polialquilenglicol, determinado por análisis del índice de
hidroxilo, es convenientemente de aproximadamente 500 a
aproximadamente 12.000 y preferiblemente mayor que 650.
Preferiblemente, el peso molecular es de aproximadamente 1.000 a
aproximadamente 8.000, lo más preferiblemente de aproximadamente
1.500 a aproximadamente 5.000. También es adecuado usar una mezcla
de un polialquilenglicol de peso molecular superior con otro con un
peso molecular inferior. En tales casos uno o más
polialquilenglicoles pueden ser una mezcla de un polialquilenglicol
con un peso molecular medio, determinado por análisis del índice de
hidroxilo, de convenientemente de aproximadamente 500 a
aproximadamente 2.500, preferiblemente de aproximadamente 1.000 a
aproximadamente 2.000, con un polialquilenglicol con un peso
molecular medio de convenientemente de aproximadamente 3.000 a
aproximadamente 5.000, preferiblemente de aproximadamente 3.500 a
aproximadamente 4.500.
La relación en peso del éster de uno o más
ácidos grasos al dienófilo es convenientemente de aproximadamente
0,5:1 a aproximadamente 20:1, preferiblemente de aproximadamente 1:1
a aproximadamente 10:1, más preferiblemente de aproximadamente 1:1
a aproximadamente 8:1, lo más preferiblemente de aproximadamente 4:1
a aproximadamente 8:1.
La reacción del éster de uno o más ácidos grasos
con el dienófilo forma convenientemente un aducto de
Diels-Alder a partir de una insaturación en el
dienófilo y los dobles enlaces conjugados en la parte del ácido
graso del éster y así se introduce uno o más grupos ácido y/o
anhídrido en el mismo. El producto A intermedio resultante presenta
preferiblemente un índice de yodo de aproximadamente 0 a
aproximadamente 100, más preferiblemente de aproximadamente 10 a
aproximadamente 80, lo más preferiblemente de aproximadamente 10 a
aproximadamente
70 g de yodo por 100 g de A.
70 g de yodo por 100 g de A.
La reacción del éster de uno o más ácidos grasos
con el dienófilo tiene lugar convenientemente en una mezcla de
reacción a una temperatura de aproximadamente 160 a aproximadamente
260ºC, preferiblemente de aproximadamente 180 a aproximadamente
230ºC, lo más preferiblemente de aproximadamente 190 a
aproximadamente
220ºC.
220ºC.
Uno o más grupos ácido y/o anhídrido en el
producto A intermedio introducido por la reacción de
Diels-Alder constituyen injertos para reacción
adicional con el grupo hidroxilo en uno o más polialquilenglicoles.
La relación en peso de producto A intermedio a cantidad total del o
de los polialquilenglicoles, es convenientemente de aproximadamente
0,05:1 a aproximadamente 5:1, preferiblemente de aproximadamente
0,08:1 a aproximadamente 1:1, más preferiblemente de
aproximadamente 0,1:1 a aproximadamente 0,5:1, lo más
preferiblemente de aproximadamente 0,1:1 a aproximadamente 0,4:1.
El emulsionante resultante presenta preferiblemente un índice de
yodo de aproximadamente 0 a aproximadamente 20, más preferiblemente
de aproximadamente 2 a aproximadamente 17, lo más preferiblemente
de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 g de yodo por 100 g de
producto. El peso molecular medio numérico del emulsionante es
preferiblemente de aproximadamente 2.000 a aproximadamente 19.000,
más preferiblemente de aproximadamente 4.000 a aproximadamente
12.000, lo más preferiblemente de aproximadamente 6.000 a
aproximadamente 7.000. En una realización, el emulsionante es una
mezcla de al menos un componente con un peso molecular de
aproximadamente 7.000 a 11.000, teniendo al menos un componente un
peso molecular de aproximadamente 3.000 a aproximadamente 6.500 y
al menos un componente con un peso molecular de aproximadamente 300
a aproximadamente 1.000.
La reacción del producto A intermedio con el o
los polialquilenglicoles tiene lugar convenientemente a una
temperatura de aproximadamente 160 a aproximadamente 300ºC,
preferiblemente de aproximadamente 190 a aproximadamente 260ºC. La
temperatura óptima puede depender del polialquilenglicol que se
use.
El material resinoso es convenientemente una
resina hidrocarbonada o una colofonia o una mezcla de las mismas.
Las resinas hidrocarbonadas adecuadas incluyen resinas
hidrocarbonadas alifáticas o aromáticas procedentes respectivamente
de corrientes de alimentación de 5 átomos de carbono y corrientes de
alimentación de 9 átomos de carbono, resinas de DCPD, resinas de
terpeno, resinas de terpeno/fenol y resinas de cumarona/indeno. El
material resinoso es preferiblemente una colofonia. La colofonia
comprende ácidos de colofonia que son principalmente una mezcla de
ácidos carboxílicos monobásicos de 20 átomos de carbono, que
contienen una cadena principal de fenantreno. La colofonia puede
ser una colofonia no modificada o una modificada. Hay muchas
diferentes formas de modificar la colofonia. La colofonia puede
estar parcialmente fortalecida o esterificada. Preferiblemente, la
colofonia es un éster de glicerol, pentaeritritol o trietilenglicol
de un ácido de colofonia. La colofonia puede ser tratada con
paraformaldehído en presencia de ácido paratoluenosulfónico para
inhibir la cristalización o se puede estabilizar por
desproporcionamiento, que implica transferir átomos de hidrógeno de
una molécula de ácido abiético a otra. Esto se lleva a cabo
convenientemente calentando colofonia a de aproximadamente 100ºC a
aproximadamente 300ºC, en presencia de un catalizador de
desproporcionamiento. Son ejemplos de catalizadores de
desproporcionamiento: metales soportados o no soportados tales como
yoduro de paladio, níquel y platino, yoduros tales como yoduro de
hierro, dióxido de azufre y sulfuros tales como sulfuro de hierro.
El catalizador se emplea convenientemente en una cantidad de
aproximadamente 0,1% a aproximadamente 5% en peso sobre la base de
la cantidad de colofonia empleada. La colofonia desproporcionada
preparada de la manera anterior, presenta preferiblemente un
contenido en ácido abiético de no más de aproximadamente 5% en peso.
También son útiles colofonias parcialmente saponificadas con
hidróxido de sodio o potasio o con una base volátil (por ej.,
amoníaco o una amina inferior tal como trietanolamina). La
dispersión de agente de pegajosidad según la invención puede
comprender cualquiera de las colofonias descritas anteriormente o
mezclas de las mismas.
Cuando se prepara la dispersión de agente de
pegajosidad según la invención, el material resinoso se funde
primero convenientemente y se añade el emulsionante,
convenientemente como una sustancia fundida o como está presente en
una disolución acuosa. Se prefiere la disolución acuosa en procesos
de dispersión continua, aunque se prefiere la sustancia fundida en
procesos de dispersión discontinuos. El emulsionante se añade de
manera que esté presente en la dispersión de agente de pegajosidad
en una cantidad de convenientemente, de aproximadamente 2 a
aproximadamente 15% en peso, basado en el peso de material resinoso,
preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 8% en peso.
Se agita suficiente agua caliente, convenientemente de
aproximadamente 5 a aproximadamente 15% en peso, basado en el peso
de material resinoso, para formar una emulsión cremosa de agua en
aceite. En la dilución con agua, convenientemente en una cantidad de
aproximadamente 10 a aproximadamente 35% en peso, basado en el peso
de material resinoso, preferiblemente de aproximadamente 15 a
aproximadamente 30% en peso, lo más preferiblemente de
aproximadamente 20 a aproximadamente 25%, la emulsión se invierte
para proporcionar una emulsión estable de aceite en agua. La
dispersión se diluye además convenientemente con agua hasta que se
alcanza el contenido en sólidos deseado. Si se requiere, se pueden
incorporar emulsionantes (tensioactivos) aniónicos convencionales a
la dispersión de agente de pegajosidad. Dichos emulsionantes
aniónicos típicos incluyen alquilarilsulfonatos, tales como
alquilbencenosulfonatos de sodio o amonio, sulfatos de alcoholes
grasos, por ej., laurilsulfato de sodio, ésteres de fosfato, por
ej., sales sódicas de mono- y di-ésteres de ácido ortofosfórico,
ésteres de ácido sulfosuccínico, sales sódicas de monoglicéridos
sulfatados y sulfonatos o sulfosuccinatos de condensados de
alquilfenol y poli(óxido de oxialquileno) o de condensados de
poli(óxido de oxialquileno), por ej., la sal de amonio de ácido
nonilfenolpoli(óxido de etileno) sulfónico.
El contenido en sólidos, es decir, el contenido
seco de material resinoso y emulsionante, en la dispersión de
agente de pegajosidad es convenientemente al menos aproximadamente
20% en peso hasta el máximo contenido obtenible, preferiblemente al
menos aproximadamente 50% en peso, lo más preferiblemente al menos
aproximadamente 55%
en peso.
en peso.
El diámetro medio de partícula D_{50} del
material resinoso en la dispersión de agente de pegajosidad, donde
D_{50} significa el diámetro medio de partícula para la fracción
de las partículas del 50% en peso de las partículas, partiendo de
las partículas más pequeñas, es convenientemente menor que
aproximadamente 1 micrómetro, preferiblemente menor que
aproximadamente 0,7 micrómetros, más preferiblemente menor que
aproximadamente 0,5 micrómetros, lo más preferiblemente menor que
aproximadamente 0,45 micrómetros. El diámetro medio de partícula
D_{90} del material resinoso en la dispersión de agente de
pegajosidad, donde D_{90} significa el diámetro medio de
partícula para la fracción del 90% en peso de las partículas,
partiendo de las partículas más pequeñas, es convenientemente menor
que aproximadamente 2 micrómetros, preferiblemente menor que
aproximadamente 1,5 micrómetros, lo más preferiblemente menor que
aproximadamente 1 micrómetro.
La viscosidad de la dispersión de agente de
pegajosidad se adapta convenientemente al uso específico pero se
mide convenientemente como Brookfield (aguja 3 @ 5 rad/s (50 rpm)) a
20ºC, de aproximadamente 100 a aproximadamente 1.200 mPa\cdots,
preferiblemente de aproximadamente 200 a aproximadamente 700
mPa\cdots, lo más preferiblemente de aproximadamente 300 a
aproximadamente 500 mPa\cdots.
La dispersión de agente de pegajosidad según la
invención presenta preferiblemente una estabilidad durante el
almacenaje (tiempo de durabilidad) de al menos aproximadamente seis
meses y no demostrará convenientemente separación, coagulación o
precipitación, substancial. También se prefiere que la dispersión
sea poco espumante y presente buena estabilidad mecánica durante el
bombeo, transporte y mezclamiento, así como poca formación de
espuma y buena estabilidad cuando se formule en una composición de
adhesivo y durante el recubrimiento de la composición de
adhesivo.
La dispersión de agente de pegajosidad según la
invención se usa convenientemente como agente de pegajosidad en
composiciones que comprenden polímeros, preferiblemente en
composiciones de adhesivos.
La invención se refiere además a una composición
acuosa de adhesivo que comprende uno o más polímeros y la
dispersión de agente de pegajosidad según la invención.
Preferiblemente, la composición acuosa de adhesivo es una
composición de adhesivo (PSA) sensible a la presión. La composición
acuosa de adhesivo comprende convenientemente de aproximadamente 60
a aproximadamente 90% en peso de un látex de polímero sintético o
látex de caucho natural y de aproximadamente 10 a aproximadamente
40% en peso de la dispersión de agente de pegajosidad. Son polímeros
adecuados en la composición acuosa de adhesivo los cauchos
naturales y sintéticos tales como caucho de policloropreno, cauchos
de estireno-butadieno, copolímeros de bloque SIS,
copolímeros de bloque SBS, VAE (copolímeros de acetato de vinilo y
etileno, por sus siglas en inglés), cauchos de nitrilo y cauchos de
poliisobutileno, polímeros de acrilato, polímeros acrílicos tales
como ésteres acrílicos y polímeros de metacrilato o mezclas de los
mismos. Los polímeros preferidos usados en la composición acuosa de
adhesivo según la invención son polímeros acrílicos y/o copolímeros
de éster acrílico. También se pueden incluir en la composición
acuosa de adhesivo otros compuestos conocidos por el experto en la
materia, ejemplificados por: agentes humectantes, biocidas,
plastificantes, estabilizantes, antioxidantes, cargas, colorante y
similares. Las cantidades de polímeros/copolímeros y otros
compuestos contenidos en las composiciones de adhesivo, no son
críticas y pueden variar de manera que den las propiedades
preferidas de la composición de adhesivo. Los compuestos pueden
estar en cualquier estado físico guiado por el estado de la
composición de adhesivo, tal como dispersados en una fase acuosa,
líquida o sólida.
La invención se ilustrará ahora mediante los
siguientes ejemplos, que, sin embargo, no se deberían interpretar
como limitantes del alcance de la invención. Partes y porcentajes
significan partes en peso y porcentajes en peso, a menos que se
especifique de otro modo.
Se calentaron a 180ºC 1.000 g (83% en peso) de
aceite de linaza, con un índice de yodo de 178. Se añadieron
gradualmente 200 g (17% en peso) de anhídrido maleico, manteniéndose
la mezcla de reacción bajo agitación. Se calentó después a 200ºC la
mezcla de reacción, que se mantuvo durante 6 horas. Se determinó el
contenido de ácido libre soluble en agua (CA[sa]) y si
CA[sa] < 2 mg de KOH/g, entonces la especificación se
consideró alcanzada. Si CA[sa] > 2 mg de KOH/g, entonces
se permitía que la mezcla de reacción reaccionara durante otra
hora, después de lo cual se comprobó de nuevo el contenido de ácido
libre soluble en agua. Se repitió el procedimiento hasta que se
alcanzó la especificación. El contenido en ácido libre final soluble
en agua (CA[sa]) fue 1,03 mg de KOH/g, el contenido en ácido
libre (CA) fue 85,3 mg de KOH/g y la viscosidad de 760 mPa\cdots
(aguja 3 Brookfield @ 5 rad/s
(50 rpm), 20ºC).
(50 rpm), 20ºC).
Se mezclaron 220 g (16% en peso) del producto de
reacción del ejemplo 1 con 1.200 g (84% en peso) de
polietilenglicol PEG 4000. La temperatura se mantuvo a 250ºC,
durante 20 horas. El contenido en ácido libre (CA) del producto de
reacción fue 4,6 mg de KOH/g.
Se repitió el Ejemplo 1 dando un producto de
reacción con un contenido en ácido libre soluble en agua, final
(CA[sa]) de 0,74 mg de KOH/g y un contenido en ácido libre
(CA) del aceite de linaza maleatado de 84,6 mg de KOH/g. Se
mezclaron 180 g (15% en peso) de este producto de reacción con 252 g
(21% en peso) de polietilenglicol PEG 1.500 y 768 g (64% en peso)
de polietilenglicol PEG 4000. La temperatura se mantuvo a 200ºC,
durante 20 horas. El producto tuvo un contenido en ácido libre (CA)
de 5,3 mg de KOH/g.
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezclaron 216 g (18% en peso) del mismo
producto de reacción de aceite de linaza y anhídrido maleico
preparado en el ejemplo 3, con 984 g (82% en peso) de
butoxipolietilenglicol (con peso molecular medio de
4.000 g/mol). La temperatura se mantuvo a 200ºC, durante 20 horas. El producto presentó un contenido en ácido libre (CA) de 7,5 mg de KOH/g.
4.000 g/mol). La temperatura se mantuvo a 200ºC, durante 20 horas. El producto presentó un contenido en ácido libre (CA) de 7,5 mg de KOH/g.
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó una dispersión de agente de
pegajosidad por calentamiento de 1.600 g de éster de colofonia con
glicerol (punto de reblandecimiento de 82,8 y un contenido en ácido
libre de 13,1 mg de KOH/g), en un crisol, a 120ºC. Cuando se añaden
40 g fundidos de tri-etanolamina (TEA), mientras se
agita la colofonia, seguido por adición de 64 g del producto de
reacción del ejemplo 2 y 80 g (29% en peso de disolución ac.) de un
tensioactivo aniónico convencional (Rhodapex AB20 de Rhodia). Se
añadieron 200 ml de agua caliente (90ºC) para obtener la inversión
seguido por adición de 400 ml de agua caliente (90ºC) de dilución.
Se diluyó además la dispersión por adición de 1.100 ml de agua fría
(30ºC) para obtener una dispersión estable: El tamaño de partícula
D_{50}/D_{90} que significa el máximo tamaño de partícula para
el 50 y 90% en peso, respectivamente, de las partículas, fue
0,38/0,49 micrómetros, la viscosidad de 250 mPas (aguja 3 Brookfield
@ 5 rad/s (50 rpm), 20ºC), el contenido en sólidos 50,0% en
peso.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos
6-7
Se prepararon dos dispersiones más de agente de
pegajosidad según el mismo procedimiento que en el ejemplo 5, pero
usando los productos de reacción de los ejemplos 3 y 4,
respectivamente.
Algunas propiedades de las dispersiones de
agente de pegajosidad según los ejemplos 5-7 se
resumen en la tabla 1. También se hace una comparación con una
dispersión de agente de pegajosidad producida según las
explicaciones de la patente de EE.UU. 5.552.519.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se concluye que las dispersiones de agente de
pegajosidad según la presente invención, presentan tamaños de
partícula más pequeños que una dispersión de la técnica anterior de
alta realización. En particular, en el Ejemplo 7, se combina
contenido en sólidos muy alto con tamaños de partícula pequeños.
También se hicieron análisis de estabilidad
tanto en términos de análisis de tiempo de durabilidad, análisis de
estabilidad mecánica por reómetro, montaje
plano-cono, como de análisis de estabilidad a la
agitación a alta velocidad. El análisis con reómetro se hace
midiendo la acumulación de fuerza normal en un montaje
plano-cono. El aumento en la fuerza normal es
indicativo del comienzo de la descomposición. El análisis de
agitación a alta velocidad se hace mediante equipo de agitación a
alta velocidad (Hamilton Beach). La mezcla de análisis se agita a
alta velocidad
(314 rad/s (3.000 rpm)) hasta que se forma coágulo. Se registra el tiempo de descomposición.
(314 rad/s (3.000 rpm)) hasta que se forma coágulo. Se registra el tiempo de descomposición.
También se realiza un análisis de formación de
espuma como sigue: se agita la dispersión de agente de pegajosidad
a alta velocidad (314 rad/s (3.000 rpm) durante un minuto. Se mide
la espuma creada y se expresa como incremento (%) de volumen
relativo comparado con volumen de partida.
Los resultados se resumen en la tabla 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Se concluye que una dispersión de agente de
pegajosidad según la invención presenta excelentes estabilidad en
el almacenaje, estabilidad al cizallamiento y comportamiento de
formación de espuma.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepararon tres composiciones de adhesivo,
comprendiendo cada una entre 25 y 30% en peso (por peso seco) de la
dispersión de agente de pegajosidad preparada en el ejemplo 5,
mezclando la dispersión de agente de pegajosidad con cada uno de
tres productos poliméricos basados en acrilatos, diferentes,
respectivamente (V215 Acronal® de BASF, PS7596 Robond^{TM} de
Rohm&Haas Co y 1625 Flexcryl® de Air Products). Se recubrieron
los adhesivos de revestimientos de liberación de silicona y después
se secaron a 90ºC, durante 3 minutos, para obtener un peso de
recubrimiento cada uno de 20\pm1 g/m^{2}, antes de laminación
para cara de impresión de papel normal de 80 g/m^{2} y se
recubrieron después con papel antiadhesivo. Se acondicionaron los
laminados a humedad relativa del 50%, a temperatura ambiente
(23ºC), antes de evaluar sus propiedades adhesivas.
Se prepararon tres composiciones de adhesivo más
de la misma manera pero usando una dispersión de agente de
pegajosidad según la descripción de la patente de EE.UU.
5.552.519.
Se analizó la resistencia al cizallamiento
(método de análisis FINAT FTM-8), loop tack
(método de análisis FINAT FTM-9) cuando se pegaron
sobre diversos substratos y se despegaron a 90º (método de análisis
FINAT FTM-2) para tiras de 25 mm de las muestras de
adhesivo.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
Los resultados se resumen en la tabla 3.
Se concluye que una composición de adhesivo que
comprenda la dispersión de agente de pegajosidad según la presente
invención presenta mejor cohesión (medida como estabilidad al
cizallamiento) que una composición de adhesivo que comprenda la
dispersión de agente de pegajosidad de referencia. Los resultados de
adhesión (medidos como Loop Tack y Adhesión/Despegue) son en
promedio equivalentes a los de la dispersión de agente de
pegajosidad de referencia, de alta realización.
Claims (28)
1. Procedimiento para la producción de un
emulsionante que comprende:
- a)
- proporcionar un éster de uno o más ácidos grasos que contengan al menos dos dobles enlaces conjugados,
- b)
- hacer reaccionar el éster con un dienófilo que contenga un grupo ácido o anhídrido para formar un producto A intermedio y
- c)
- hacer reaccionar el producto A intermedio con uno o más polialquilenglicoles con un peso molecular medio, determinado por análisis del índice de hidroxilo, de 1.000 a 8.000.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la relación en peso de producto A intermedio a uno o más
polialquilenglicoles, basado en la cantidad total del producto A
intermedio y el o los polialquilenglicoles, es de aproximadamente
0,05 : 1 a aproximadamente 5: 1.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, en el que la relación en peso
del éster de uno o más ácidos grasos al dienófilo es menor que
aproximadamente 25: 1.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el que la relación en peso del éster de uno o más ácidos grasos al
dienófilo es de aproximadamente 1: 1 a aproximadamente 8: 1.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, en el que el éster de uno o
más ácidos grasos presenta un índice de yodo mayor que
aproximadamente 60.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que el éster de uno o más ácidos grasos presenta un índice de
yodo mayor que aproximadamente 140.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, en el que el éster de uno o
más ácidos grasos es un triglicérido de uno o más ácidos
grasos.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que el triglicérido es: aceite de linaza, aceite de soja o aceite
de girasol.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-8, en el que el dienófilo es un
ácido carboxílico o anhídrido, alfa-beta
etilénicamente insaturado.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que el dienófilo es: ácido maleico, anhídrido maleico o ácido
fumárico.
11. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-10, en el que el o los
polialquilenglicoles son polialquilenglicoles C2-C5
o monoalquil éteres de polialquilenglicoles
C2-C5.
12. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-11, en el que el o los
polialquilenglicoles son una mezcla de un polialquilenglicol con un
peso molecular medio, determinado por análisis del índice de
hidroxilo, de aproximadamente 500 a aproximadamente 2.500, con un
polialquilenglicol con un peso molecular medio de aproximadamente
3.000 a aproximadamente 5.000.
13. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-12, en el que al menos uno del o
de los polialquilenglicoles es un polietilenglicol.
14. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-13, en el que al menos uno del o
de los polialquilenglicoles es un metoxipolietilenglicol o un
butoxipolietilenglicol.
15. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-14, en el que el producto A
intermedio presenta un índice de yodo de aproximadamente 0 a
aproximadamente 100 g de yodo por 100 g de A.
16. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-15, en el que el emulsionante
presenta un índice de yodo de aproximadamente 0 a aproximadamente
20 g de yodo por 100 g de emulsionante.
17. Dispersión de agente de pegajosidad que
comprende un material resinoso y un emulsionante, obteniéndose el
emulsionante por un procedimiento como se define en una cualquiera
de las reivindicaciones 1-16.
18. Dispersión de agente de pegajosidad según la
reivindicación 17, en la que el material resinoso es una resina
hidrocarbonada o una colofonia o una mezcla de las mismas.
19. Dispersión de agente de pegajosidad según la
reivindicación 18, en la que el material resinoso es una
colofonia.
20. Dispersión de agente de pegajosidad según
una cualquiera de las reivindicaciones 17-19, en la
que el emulsionante está presente en una cantidad de
aproximadamente 5 a aproximadamente 8% en peso, basado en el peso de
material resinoso.
21. Dispersión de agente de pegajosidad según
una cualquiera de las reivindicaciones 17-20, en la
que el contenido en sólidos es al menos 50% en peso.
22. Dispersión de agente de pegajosidad según
una cualquiera de las reivindicaciones 17-20, que
comprende además un emulsionante aniónico.
23. Emulsionante obtenible por un procedimiento
como se define en una cualquiera de las reivindicaciones
1-16, en el que el o los polialquilenglicoles
presentan un peso molecular medio, determinado por análisis del
índice de hidroxilo, mayor que 650.
24. Uso de un emulsionante según la
reivindicación 23, para la emulsión de un material resinoso.
25. Uso de una dispersión de agente de
pegajosidad según una cualquiera de las reivindicaciones
17-22, como agente de pegajosidad en composiciones
de adhesivo.
26. Composición de adhesivo que comprende uno o
más polímeros y una dispersión de agente de pegajosidad según una
cualquiera de las reivindicaciones 17-22.
27. Composición de adhesivo según la
reivindicación 26, que comprende de aproximadamente 60 a
aproximadamente 90% en peso de un polímero sintético o látex de
caucho natural y de aproximadamente 10 a aproximadamente 40% en
peso de una dispersión de agente de pegajosidad según una cualquiera
de las reivindicaciones 17-22.
28. Composición de adhesivo según una cualquiera
de las reivindicaciones 26-27, que es una
composición acuosa de adhesivo sensible a la presión.
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