ES2362575T3

ES2362575T3 - Composición adhesiva termofusible basada en una mezcla de poli-alfa-olefina amorfa y polipropileno sindiotáctico.

Info

Publication number: ES2362575T3
Application number: ES02763471T
Authority: ES
Inventors: Baoyu Wang; Chongyao Zhang
Original assignee: Bostik Findley Inc
Current assignee: Bostik Inc
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2022-08-16
Also published as: DE60239280D1; AU2002327479B2; EP1442089B1; ATE499423T1; US6653385B2; US20030096896A1; CN1276047C; BR0213345A; JP4558317B2; WO2003033612A1; MXPA04003554A; EP1442089A1; JP2005505679A; BR0213345B1; WO2003033612A8; CA2463430A1; CN1571825A; CA2463430C

Abstract

Una composición adhesiva termofusible pulverizable que comprende: (a) 15% a 70% en peso de una mezcla de polímero de polipropileno sindiotáctico (SPP) que tiene un punto de fusión entre 130°C y 160°C y polímero de poli-α-olefina amorfa (APAO), donde dicha mezcla tiene una relación SPP a APAO de 10% en peso de SPP y 90% en peso de APAO a 90% en peso de SPP y 10% en peso de APAO; (b) 15% a 65% en peso de un agente de pegajosidad; (c) 5% a 30% en peso de un plastificante; (d) 0% a 3% en peso de un estabilizante.

Description

Campo de la invención

Esta invención se refiere a nuevas composiciones adhesivas termofusibles basadas en mezclas de polímeros que consisten en homo- y copolímeros de polipropileno sindiotácticos predominantemente cristalinos, estereoespecíficos (SPP, por sus siglas en inglés) y poli-α-olefinas atácticas amorfas (APAO, por sus siglas en inglés). Más en particular, esta invención se refiere a composiciones adhesivas que encuentran utilidad en el cierre de cajas/envases de cartón y en la fabricación de artículos desechables no tejidos tales como pañales y productos de higiene femenina. Las composiciones adhesivas son útiles en particular como unión elástica y adhesivo de construcción en el montaje de artículos no tejidos desechables.

Antecedentes de la invención

Los adhesivos termofusibles existen típicamente como masas sólidas a temperatura ambiente y se pueden convertir en un líquido capaz de fluir por la aplicación de calor. Estos adhesivos son útiles en particular en la fabricación de una variedad de artículos desechables donde es necesaria, con frecuencia, la unión de diversos sustratos. Aplicaciones específicas incluyen pañales desechables, salvacamas hospitalarios, compresas higiénicas femeninas, salvaslips, paños quirúrgicos y pañales para adultos, conocidos colectivamente como productos no tejidos desechables. Otras diversas aplicaciones han implicado productos de papel, materiales de embalaje, cintas y etiquetas. En la mayoría de estas aplicaciones, el adhesivo termofusible se calienta a su estado fundido y después se aplica a un sustrato. Después se pone en contacto inmediatamente con un segundo sustrato y se comprime contra el primero. El adhesivo solidifica al enfriar para formar una unión fuerte. La principal ventaja de los adhesivos termofusibles es la ausencia de un vehículo líquido, como sería el caso de los adhesivos a base de agua o disolvente, eliminándose así el proceso costoso asociado a la separación del disolvente.

Para muchas aplicaciones, frecuentemente los adhesivos termofusibles se extruyen directamente sobre un sustrato en forma de una película delgada mediante el uso de un equipo de pistón o bomba de engranajes. En este caso, el sustrato se pone en contacto íntimo con una boquilla caliente bajo presión. La temperatura de la boquilla se debe mantener bastante por encima del punto de fusión del adhesivo, que típicamente está entre 150 y 200ºC. Para algunas aplicaciones, en particular para fabricar artículos no tejidos, frecuentemente está implicada la unión de sustratos delicados y sensibles al calor, tales como películas de polietileno de calibre fino. En estos casos se debe evitar el contacto directo entre la película y la boquilla para evitar que la película se queme o se deforme. Se han desarrollado diversos métodos de aplicación para recubrir un sustrato por pulverización de un adhesivo termofusible con ayuda de aire comprimido desde cierta distancia. Estas técnicas de revestimiento sin contacto incluyen pulverización en espiral y diversas formas de métodos de soplado de masa fundida. Se elimina así el contacto directo entre el cabezal para revestimiento y el sustrato. Todas las técnicas de revestimiento descritas anteriormente en la presente memoria son conocidas por los expertos en la materia y existen equipos comerciales fácilmente disponibles.

Sin embargo, las técnicas de revestimiento por pulverización plantean rigurosos requisitos sobre los adhesivos termofusibles. La viscosidad de los adhesivos debe ser suficientemente baja, normalmente en el intervalo de 2 a 30 Pa.s (2.000 a 30.000 cP), preferiblemente en el intervalo de 2 a 15 Pa.s (2.000 a 15.000 cP), a la temperatura de aplicación. Muchos otros factores físicos, especialmente las propiedades reológicas del adhesivo, entran en juego en la determinación de la capacidad de pulverización de una masa termofusible. La mayoría de los productos termofusibles no se presta a aplicaciones de pulverización. No hay modelos o directrices teóricas aceptadas para predecir la capacidad de pulverización y debe determinarse empíricamente con el equipo de aplicación.

Según la presente invención, se ha encontrado que una mezcla que comprende una mezcla de polímeros de SPP y APAO, una resina de pegajosidad, un plastificante y, opcionalmente, una cera de poliolefina sintética o cera de petróleo, proporciona una composición adhesiva termofusible pulverizable. La composición presenta nuevas combinaciones de propiedades incluyendo tenacidad, poco o ningún encogimiento, alta resistencia de cohesión, baja viscosidad, excelente estabilidad al calor y buena adhesión a una variedad de sustratos. La composición de la presente invención es útil en particular en el montaje de artículos no tejidos desechables para unir películas de polietileno y polipropileno, telas no tejidas y hebras elásticas entre sí o a las mismas.

Uno de los componentes en la mezcla de polímeros son los polímeros de polipropileno sindiotáctico (SPP, por sus siglas en inglés). Los polímeros SPP útiles en esta invención son esencialmente homopolímeros de propileno estereoespecíficos de alto peso molecular o copolímeros de propileno con otros monómeros de α-olefina tales como etileno, buteno-1 o hexeno-1. Los polímeros sindiotácticos no se deberían confundir con los polipropilenos cristalinos convencionales y poli-α-olefinas atácticas esencialmente amorfas (APAO). Estos polímeros difieren entre sí en ambas estructuras y propiedades. Es sabido por los expertos en la materia que los polipropilenos cristalinos convencionales presentan una configuración de cadena molecular isotáctica. La configuración isotáctica se puede describir con los grupos metilo unidos a los átomos de carbono terciarios de las sucesivas unidades monoméricas en el mismo lado de un hipotético plano que pasa por la cadena polimérica principal. Este tipo de estructura

estereoquímica se puede ilustrar gráficamente usando la fórmula en proyección de Fisher como sigue:

imagen1

Debido al alto grado de regularidad de sus cadenas, los polipropilenos isotácticos convencionales (IPP, por sus siglas en inglés) son altamente cristalinos, con una cristalinidad típicamente mayor que 50% y un calor de fusión

5 mayor que 70 J/g. Normalmente son materiales rígidos con alta densidad y alto punto de fusión. Debido a la falta de flexibilidad, un polímero IPP como modificador sólo se puede usar en pequeñas cantidades, típicamente alrededor de 2% a 5% en peso, en formulaciones de adhesivos termofusibles. Un IPP convencional típico presenta normalmente un caudal de masa fundida, que está inversamente relacionado con el peso molecular medio ponderal, en el intervalo de 0,5 a 200 g/10 min cuando se mide según el método de ensayo ASTM D-1238.

10 Otro componente de la mezcla de polímeros comprende un polímero APAO. Los polímeros APAO son una familia de homopolímeros de propileno de bajo peso molecular, o copolímeros de propileno con etileno o buteno o hexeno, esencialmente amorfos. A diferencia de las estructuras regulares en IPP o SPP, los APAO presentan cadenas moleculares atácticas donde los grupos metilo de las sucesivas unidades monoméricas están estéricamente distribuidos al azar a ambos lados del plano hipotético que pasa por la cadena polimérica. La estereoconfiguración

15 de la cadena molecular de APAO atáctico se puede ilustrar gráficamente usando la siguiente fórmula en proyección de Fisher:

imagen1

La estereoestructura de la cadena de SPP es característicamente diferente de la de IPP y de la de APAO. A diferencia de la configuración isotáctica de la cadena de IPP y la configuración atáctica de la cadena de APAO, se

20 puede describir que la estereoquímica de SPP tiene los grupos metilo terciarios de las sucesivas unidades monoméricas a lo largo de la cadena dispuestos de manera alterna a cada lado del plano hipotético. La estereoconfiguración de SPP se puede representar a continuación:

imagen1

La estereoconfiguración de polipropileno también se puede caracterizar cuantitativamente por RMN de C-13. En

25 nomenclatura de RMN, una diada “meso” de grupos metilo sucesivos en el mismo lado del plano, como en el caso de IPP, se representa por la letra m. Una diada “racémica” de grupos metilo sucesivos en los lados opuestos del plano, como en el caso de SPP, se representa por la letra r. El porcentaje de m o r define el grado de tacticidad polimérica, siendo la suma de m y r igual a 100%. Así, un polipropileno isotáctico perfecto tendrá 100% de diadas m, mientras que un polipropileno sindiotáctico perfecto tendrá 100% de diadas r. Esta estructura estereoquímica única

30 de SPP da como resultado una combinación inusual y deseable de propiedades físicas y mecánicas tales como baja densidad, bajo punto de fusión, flexibilidad y tenacidad.

Los polímeros sindiotácticos usados en la presente invención tienen preferiblemente un valor de r igual o mayor que 70%. Los polímeros que tienen un valor de r mayor que 80% son más preferidos y los que tienen un valor de r mayor que 85% son los ideales. Se debería señalar que los valores de r de los IPP convencionales, en comparación, están

35 en general en el intervalo de pequeños porcentajes.

Además de la diferencia en estereoquímica, los SPP también son fácilmente distinguibles de los IPP y los APAO por sus propiedades físicas únicas. Los SPP típicos tendrán un punto de fusión entre 130 y 160ºC, mientras que los IPP cristalinos tendrán típicamente un punto de fusión aproximadamente 176ºC. Los APAO, por otra parte, son normalmente predominantemente amorfos sin un punto de fusión bien definido aunque algunas calidades de

40 productos comerciales pueden presentar un grado de cristalinidad muy bajo. Otra profunda diferencia entre SPP e IPP y APAO se encuentra en sus densidades. La densidad de SPP está típicamente entre 0,86 y 0,90 g/cm3, o sea entre medias de las de IPP y APAO. Los IPP tienen la densidad más alta, que fluctúa de 0,90 a 0,95 g/cm3 y los APAO, la más baja, que fluctúa de 0,85 a 0,87 g/cm3.

Debido a su alto punto de fusión, alto grado de cristalinidad y ausencia de atributos físicos y mecánicos deseables,

45 tales como flexibilidad y tenacidad, los IPP convencionales no se han usado en solitario como polímero base en adhesivos termofusibles. Un adhesivo termofusible basado en IPP sería demasiado frágil para ofrecer una fuerza de unión aceptable y requeriría, sin embargo, alta temperatura de aplicación, por encima del punto de fusión del polímero.

Se conocen en la técnica adhesivos termofusibles que contienen APAO, mezclas de APAO/polietileno (PE), mezclas de APAO/polibuteno (PB) o mezclas de APAO/IPP. Estos adhesivos consisten típicamente en un APAO o una mezcla de APAO mencionada anteriormente en la presente memoria y un agente de pegajosidad de tipo hidrocarbonado. Es conocido que los adhesivos basados en los APAO tienen en general fuerza cohesiva deficiente, termorresistencia deficiente, escasa fuerza de unión a temperaturas elevadas y valores bajos de cizallamiento. Los APAO no han encontrado mucho uso en aplicaciones de textiles no tejidos desechables donde se requiere una combinación de alta fuerza de unión a muy bajo peso de revestimiento y fácil procesabilidad por técnicas de pulverización. Los adhesivos a base de APAO normalmente carecen de tales capacidades. Aunque se realizaron diversos intentos para abordar estos problemas mezclando APAO con PE, PB y el IPP convencional, con mucha frecuencia tales modificaciones no sólo no lograron rectificar los problemas, sino que también condujeron a efectos secundarios adversos.

Por ejemplo, Trotter et al, en la Patente de EE.UU. No 4.022.728, describen una composición sensible a la presión, termofusible que comprende una mezcla de APAO, un elastómero sustancialmente amorfo de bajo peso molecular, un agente de pegajosidad líquido y un polipropileno (IPP) cristalino convencional en la cantidad de hasta 2% en peso. Se reivindica que la composición proporciona buenas propiedades adhesivas a bajas temperaturas.

Meyer et al, en la Patente de EE.UU. 4.120.916, describen composiciones adhesivas termofusibles que comprenden una mezcla de polietileno de bajo peso molecular, polímero que contiene propileno convencional de bajo peso molecular y APAO. Se dice que estas composiciones adhesivas ofrecen un tiempo de trabajo breve y son útiles para unir cartón corrugado modificado con parafina.

Lakshmanan et al, en la Patente de EE.UU. No 4.761.450, describen una mezcla polimérica útil como adhesivo termofusible que comprende un polímero de etileno de baja densidad, un copolímero de buteno-1 con etileno o propileno, un agente de pegajosidad hidrocarbonado y un polímero de bajo peso molecular que consiste en un polibuteno líquido de bajo peso molecular, un polipropileno amorfo y mezclas de los mismos.

Lakshmanan et al, en la Patente de EE.UU. No 5.478.891, también describen composiciones de mezcla que contienen (a) un copolímero de etileno de alto peso molecular con una α-olefina que tiene al menos 4 carbonos y (b) un polipropileno amorfo o poliolefina amorfa. Se describe que los componentes de las mezclas tienen un intervalo de peso molecular entre 300 y 6.000. Se revindica que las mezclas poliméricas son útiles para adhesivos termofusibles, revestimientos, sellantes, modificadores del asfalto y aditivos para plásticos.

Ryan describe en la Patente de EE.UU. No 5.747.573 una composición adhesiva termofusible a base de APAO útil para unir plásticos y envases de hoja metalizada. La composición adhesiva contiene una mezcla de APAO, un plastificante de benzoato sólido y un agente de pegajosidad hidrocarbonado.

Sustic, en la Patente de EE.UU. No 5.723.546, describe una mezcla polimérica que consiste en un polímero de poliolefina flexible predominantemente atáctico, de promedio de peso molecular alto, y un APAO de promedio de peso molecular bajo. Se cree que la mezcla es útil para adhesivos termofusibles.

Hetzel, en la solicitud de patente internacional Nº WO 9404625 describe una combinación de SPP y un agente de pegajosidad en la producción de adhesivos termofusibles.

Maletsky, en la patente de EE.UU. Nº 4.998.928, describe un IPP, que presenta un punto de fusión entre 176ºC y 189ºC, requiere así una temperatura de revestimiento o aplicación relativamente alta, mayor que la presente invención.

Mori, en la patente japonesa JP 2000/191852, describe una mezcla polimérica de SPP y APAO en la producción de productos moldeados.

Mezclar APAO con PE, PB o el IPP convencional conduce a diversas desventajas. Los adhesivos de la técnica anterior que contienen mezclas de APAO/PE o APAO/PB, tales como, por ejemplo, las descritas anteriormente en la presente memoria en las patentes de EE.UU. 4.120.916, 4.761.450 y 5.478.891, tienden a presentar una deficiente compatibilidad. Estos adhesivos pueden experimentar separación de fases durante procesos de aplicación en que los adhesivos termofusibles se tienen que mantener en estado fundido a alta temperatura durante un periodo de tiempo prolongado, a veces durante horas o incluso días. Pueden desarrollarse bastante rápidamente carbonización, formación de una fina capa superficial y gelificación en los adhesivos termofusibles de fases separadas, causando de ese modo bloqueo o taponamiento del equipo de aplicación. La incompatibilidad de tales mezclas poliméricas también imparte fragilidad, opacidad óptica, tiempo de trabajo deficiente o nulo y baja fuerza de unión. Aunque los adhesivos termofusibles basados en mezclas de APAO e IPP convencionales no presentan problemas de compatibilidad, siguen experimentando todas las demás desventajas descritas anteriormente en la presente memoria. Por otra parte, debido a la alta cristalinidad y alto punto de fusión de los polímeros IPP convencionales, los adhesivos termofusibles a base de mezclas de APAO/IPP tienden a ser duros y frágiles a menos que la cantidad de polímero IPP se mantenga a un nivel muy bajo, tal como, por ejemplo, a valores aproximadamente iguales o menores que 2% en peso, como se describe en la patente de EE.UU. de la técnica anterior 4.022.728. Como resultado, estos adhesivos presentarán deficiente resistencia a tracción, deficiente fuerza de unión y deficiente resistencia a impactos. Otro efecto perjudicial de IPP es la temperatura de revestimiento elevada. El adhesivo se debe calentar por encima del punto de fusión de IPP (que fluctúa de 180 a 200ºC) para que alcance un estado líquido. La propuesta de mezcla de poliolefinas atácticas de alto y bajo peso molecular descrita en la patente de EE.UU.5.723.546, aunque ofrece alguna mejora en las propiedades de tracción de APAO, no ha podido proporcionar suficiente resistencia a tracción y propiedades a alta temperatura para superar las deficiencias de adhesivos termofusibles a base de APAO sólo.

En una patente previa de EE.UU., nº 5.317.070, Brant et al describen un adhesivo termofusible a base de SPP pegajoso, que tiene una cadena polimérica con al menos 80% de diadas racémicas y un punto de fusión de aproximadamente 100 a 180ºC. Se reivindica que el adhesivo presenta buenos tiempos de trabajo entre la aplicación del adhesivo y la formación de la unión. Este tipo de SPP pegajoso normalmente carece de flexibilidad y tenacidad y por lo tanto también presentará deficiente fuerza de unión y deficiente resistencia a impactos. Además, SPP presenta un problema de encogimiento inherente cuando pasa del estado líquido a un estado sólido cristalino. El encogimiento causa frecuentemente una concentración de tracciones en la interfase adhesivo/sustrato y por consiguiente, la falla catastrófica de unión.

Sería ventajoso, por lo tanto, proporcionar un adhesivo termofusible que supere las deficiencias de los adhesivos de la técnica anterior mencionadas anteriormente en la presente memoria. Se encuentra en la presente invención que existe un efecto sinérgico en una composición termofusible de mezcla SPP/APAO. Debido a esta sinergia, una mezcla polimérica de SPP/APAO posee una combinación única de propiedades que los sistemas termofusibles a base de APAO y SPP de la técnica anterior no han logrado ofrecer.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a una composición adhesiva termofusible a base de una mezcla polimérica de SPP y APAO. El adhesivo comprende, además de la mezcla de SPP/APAO, una resina de pegajosidad, un plastificante opcional y una cera opcional como ingredientes principales. La composición de la presente invención aprovecha propiedades favorables entre SPP y APAO y ha superado las deficiencias de los adhesivos de la mezcla de APAO de la técnica anterior y los SPP pegajosos. La composición de la presente invención proporciona propiedades bien equilibradas de resistencia a la tracción, tenacidad, flexibilidad y adhesión. Muestra completa compatibilidad, excelente estabilidad al calor, tiempo de trabajo ajustable, fuerza cohesiva mejorada, baja viscosidad, bajo encogimiento al solidificar, baja pegajosidad o ninguna cuando se endurece y buena procesabilidad con equipo de revestimiento convencional. En particular, la presente invención conduce a una composición adhesiva que es apta para una variedad de técnicas de aplicación de revestimiento por pulverización, tales como, por ejemplo, pulverización en espiral, soplado de masa fundida, revestimiento de control, onda de control y similares, mientras que los adhesivos a base de APAO y SPP de la técnica anterior carecen de dicha amplia procesabilidad.

Una de las características más importantes de la composición adhesiva termofusible de la presente invención es la capacidad de proporcionar una fuerte unión a una variedad de sustratos polares y no polares a un peso de revestimiento muy bajo. El adhesivo funciona bien sobre sustratos porosos y películas. A igual peso de revestimiento, el presente adhesivo proporcionará una fuerza de adherencia mucho mayor que los adhesivos de la técnica anterior. La capacidad para proporcionar alta fuerza de adherencia a bajo peso de revestimiento permite que el usuario final use menos adhesivo, lo que es obviamente un gran beneficio de coste.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un adhesivo que presenta una pegajosidad muy baja o nula a temperatura ambiente. Esta característica es ventajosa, en particular, para uso en sustratos porosos donde la infiltración de adhesivo y posterior bloqueo son una gran preocupación. El bloqueo es especialmente desastroso en la fabricación de artículos en rollos. Los artículos en rollos son normalmente productos transitorios que se convertirán en productos finales en un proceso posterior. El bloqueo de un rollo hace difícil y a veces incluso imposible desenrollarlo en el proceso de transformación posterior. La característica no pegajosa del presente adhesivo junto con la capacidad de bajo peso de revestimiento eliminará el problema del bloqueo.

Otro objetivo de la presente invención se refiere a un adhesivo termofusible pulverizable para la construcción de artículos no tejidos desechables para unir polietileno, películas de polipropileno, telas no tejidas y similares entre sí y a sí mismos. El adhesivo proporciona excelente fuerza de adherencia y durabilidad de la unión en tal aplicación.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un adhesivo termofusible pulverizable para la aplicación de unión elástica en la fabricación de pañales para bebés, pañales para adultos y similares para unir hebras elásticas entre una película de polietileno y una tela no tejida o entre dos telas no tejidas. Este tipo de adhesivo se puede formular para que tenga dobles funciones tanto para unión elástica como para construcción.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un adhesivo termofusible para sellar envases y cajas de cartón, que proporciona una unión fuerte a temperaturas por debajo de las ambientales. Debido a su tenacidad y flexibilidad, un adhesivo termofusible a base de SPP/APAO es ventajoso para aplicaciones a baja temperatura. El adhesivo de la presente invención ofrecería unión con desgarro de fibras a la temperatura ambiente.

Por lo tanto, según la presente invención se proporciona una composición adhesiva termofusible que comprende:

(a): 15% a 70% en peso de una mezcla de polímero de polipropileno sindiotáctico (SPP) con un punto de

fusión entre 130ºC y 160ºC y polímero de poli-α-olefina amorfa (APAO), teniendo dicha mezcla una relación de SPP a APAO de 10% en peso de SPP y 90% en peso de APAO a 90% en peso de SPP y 10% en peso de APAO;

(b): 15% a 65% en peso de un agente de pegajosidad;

(c): 5% a 30% en peso de un plastificante;

(d): 0% a 3% en peso de un estabilizante.

Además, la composición adhesiva termofusible de la presente invención comprende como componentes de la misma una mezcla de los siguientes ingredientes:

a.: Una mezcla de polímero de polipropileno sindiotáctico (SPP) y poli-α-olefina atáctica (APAO) en la cantidad de 15% a 80% en peso, preferiblemente en la cantidad de 25% a 60% en peso y lo más preferiblemente en una cantidad de 35% a 55% en peso, teniendo dicha mezcla una relación de SPP a APAO de 10% en peso de SPP y 90% en peso de APAO a 90% en peso de SPP y 10% en peso de APAO; teniendo dicha mezcla la relación más preferida de 20% de SPP y 80% de APAO; teniendo dicho SPP una densidad de 0,85 g/cm3 a 0,92 g/cm3 y un caudal de masa fundida igual o mayor que 1 g/10 min y un valor de r igual o mayor que 70%; y teniendo dicho APAO una densidad de 0,85 g/cm3 a 0,89 g/cm3 y una temperatura de transición vítrea (Tg) de 5 a 40ºC y un peso molecular medio ponderal (Mp) de 4.000 g/mol a 150.000 g/mol;

b.: Un agente de pegajosidad compatible en la cantidad de 15% en peso a 65% en peso, preferiblemente en la cantidad de 30% en peso a 50% en peso;

c.: 5% a 30% en peso de un plastificante;

d.: 0% a 3% en peso de un estabilizante o antioxidante.

e.: Opcionalmente, 0% a 30% en peso, preferiblemente 0% a 18% en peso, de una cera; totalizando los componentes de la composición el 100% en peso. La composición adhesiva puede contener otros componentes tales como un relleno y/o un colorante y/o un agente fluorescente y/u otro polímero que puede modificar las propiedades adhesivas de la composición adhesiva básica anterior, como se desee.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1a ilustra de manera esquemática un modelo de pulverización en espiral, deficiente, no deseado, para el adhesivo de la presente invención;

La Fig. 1b ilustra de manera esquemática un modelo de pulverización en espiral, perfecto, deseado, para el adhesivo de la presente invención;

La Figura 2 ilustra una vista en perspectiva esquemática de una caja de cartón corrugado que tiene el adhesivo de la presente invención aplicado a las solapas superiores de la misma; y

La Fig. 3 ilustra la caja de cartón corrugado de la Fig. 2 sellada por el adhesivo de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Según la presente invención, se produce una composición adhesiva termofusible, que comprende como componentes poliméricos principales una mezcla de polímero de polipropileno sindiotáctico (SPP) y una poli-aolefina atáctica (APAO) en la cantidad de 15% a 80% en peso, preferiblemente en la cantidad de 25% a 60% en peso y lo más preferiblemente en una cantidad de 35% a 55% en peso, teniendo dicha mezcla una relación de SPP a APAO de 10% en peso de SPP y 90% en peso de APAO a 90% en peso de SPP y 10% en peso de APAO, teniendo dicha mezcla la relación más preferida de 20% de SPP y 80% de APAO. La composición de adhesivo termofusible de la presente invención también incluye 15% a 65% en peso, preferiblemente 30% a 50% en peso, de agente de pegajosidad, 5% a 30% en peso, de plastificante, 0% a 30% en peso, preferiblemente 0% a 18% en peso, de cera y 0% a 3% en peso de estabilizante o antioxidante. Se pueden añadir componentes opcionales tales como relleno, colorante, agente formador de burbujas, agente fluorescente y similares a la composición básica para modificar sus propiedades, como se desee.

La composición termofusible de la presente invención incluye un polímero de SPP. Se ha descrito la técnica de preparación de polímeros de SPP en la Patente de EE.UU. 3.305.538 y 3.258.455 expedida a Natta et al, Patente de EE.UU. 4.892.851 expedida a Ewen et al, Patente de EE.UU. 5.270.410 expedida a Job, Patente de EE.UU.

5.340.917 expedida a Eckman et al, Patente de EE.UU. y Patente de EE.UU. 5.476.914 expedida a Ewen et al. Aunque se puede usar homopolímero de propileno sindiotáctico en la composición termofusible de la presente invención, se prefieren copolímeros de polipropileno sindiotáctico. Se pueden preparar copolímeros de SPP adecuados por copolimerización de propileno con otros monómeros olefínicos insaturados que contienen 2 a 10 átomos de carbono, que incluyen, pero no se limitan a, etileno, buteno-1, penteno-1, 4-metilpenteno-1, hexeno-1 y octeno-1. Estos homopolímeros y copolímeros se pueden fabricar con cualquier procedimiento de la técnica anterior descrito anteriormente en la presente memoria. Sin embargo, se prefieren los polímeros preparados usando el método descrito en la Patente de EE.UU. 5.476.914 con sistema catalítico de metaloceno. Comparado con otros métodos, los polímeros de SPP preparados con catalizador de metaloceno tendrán mejor estereorregularidad, distribución de peso molecular más estrecha y distribución de comonómero más uniforme, lo que conduce a mejores propiedades físicas y mecánicas y superior procesabilidad. El tipo de polímeros de SPP más preferido es copolímero catalizado por metaloceno de propileno con etileno o buteno-1, con contenido en comonómero de etileno o buteno-1 que fluctúa de 2% a 20% en peso.

Los polímeros de SPP útiles en la presente invención presentan preferiblemente un valor de r igual o mayor que 70%, más preferiblemente mayor que 80% y lo más preferiblemente mayor que 85%. Dichos polímeros presentan, en general, una densidad en un intervalo de 0,85 g/cm3 a 0,90 g/cm3 y preferiblemente de 0,86 g/cm3 a 0,88 g/cm3 a la temperatura ambiente cuando se mide por el método de ensayo ASTM D-1505. El polímero presenta también un caudal de masa fundida (CMF, o MFR por sus siglas en inglés) que está inversamente relacionado con el peso molecular medio ponderal Mp, igual o mayor que 1 g/10 min, preferiblemente entre 20 - 500 g/10 min y más preferiblemente entre 20 - 200 g/10 min, cuando se mide por el método de ensayo ASTM D-1238. Ejemplos de polímeros de este tipo están disponibles bajo la denominación comercial Fina EOD98-05, Fina EOD99-19, Fina EOD 96-28, Fina EOD 96-30, Fina EOD 99-08 y Fina EOD 96-34 de ATOFINA Petrochemicals, Inc., Houston, TX.

El componente APAO de la mezcla útil en la presente invención consiste en diversas categorías diferentes de polímeros a base de propileno atáctico, de bajo peso molecular, baja viscosidad de la masa fundida y sustancialmente amorfo. La terminología “sustancialmente amorfo” se define en la presente memoria como que tiene un grado de cristalinidad menor que 30%, como se determina por calorimetría diferencial de barrido (CDB, o DSC por sus siglas en inglés) frente a un patrón de polipropileno altamente cristalino. Estos polímeros pueden ser homopolímeros de propileno o bien copolímeros de propileno con uno o más comonómeros de α-olefina, tales como, por ejemplo, etileno, buteno-1, hexeno-1 y octeno-1. El peso molecular medio ponderal de los polímeros de APAO en el alcance de la presente invención está en el intervalo de 4.000 a 150.000 g/mol, preferiblemente de 10.000 a

100.000 g/mol. Dichos polímeros presentan ventajosamente un punto de reblandecimiento entre 80 y 170°C y una temperatura de transición vítrea de -5 a -40 °C. Aunque se puede usar cualquier polímero de APAO que se encuentre en el intervalo de propiedades físicas descritas anteriormente en la presente memoria, el APAO más preferido se selecciona del grupo que consiste en homopolímero de propileno, copolímero de propileno-etileno, copolímero de propileno-buteno-1 y terpolímero de propileno, etileno y buteno-1. Los polímeros de APAO de los tipos descritos anteriormente en la presente memoria están comercialmente disponibles en Eastman Chemical Company, Kingsport, TN, con la denominación comercial Eastoflex o de Huntsman Corporation, Houston, TX, con la denominación comercial Rexflex o de Degussa Corporation, Passipanny, NJ, con la denominación comercial Vestoplast.

Las resinas de pegajosidad o agentes de pegajosidad que se usan en los adhesivos termofusibles de la presente invención son aquéllas que extienden las propiedades adhesivas y mejoran la adhesión específica. Como se usa en la presente memoria, la terminología “resina de pegajosidad” incluye:

(a): resinas de hidrocarburos de petróleo alifáticos y cicloalifáticos con puntos de reblandecimiento por la técnica del anillo y la bola (Ring & Ball, en inglés) de 10°C a 160°C, cuando se determina por el método ASTM E28-58T, resultando las últimas resinas de la polimerización de monómeros que consisten en olefinas y diolefinas alifáticas y/o cicloalifáticas; también se incluyen las resinas de hidrocarburos de petróleo alifáticos y cicloalifáticos hidrogenados; ejemplos de tales resinas comercialmente disponibles a base de una fracción de olefina de 5 átomos de carbono de este tipo son resina de pegajosidad piccotac 95 vendida por Hercules Corp. y Escoreze 1310LC vendida por ExxonMobil Chemical Company;

(b): resinas de hidrocarburos de petróleo aromáticos y los derivados hidrogenados de las mismas;

(c): resinas hidrocarbonadas procedentes de petróleo alifáticas/aromáticas y los derivados hidrogenados de las mismas;

(d): resinas cicloalifáticas modificadas con aromáticos y los derivados hidrogenados de las mismas;

(e): resinas de politerpeno que tienen un punto de reblandecimiento de 10°C a 140°C, resultando en general las últimas resinas de politerpeno de la polimerización de hidrocarburos de terpeno, tales como el monoterpeno conocido como pineno, en presencia de catalizadores de Friedel-Crafts a temperaturas moderadamente bajas; también se incluyen las resinas de politerpeno hidrogenadas;

(f): copolímeros y terpolímeros de terpenos naturales, por ejemplo, estireno/terpeno, α-metilestireno/terpeno y viniltolueno/terpeno;

(g): colofonia natural y modificada tal como, por ejemplo, colofonia de miera, colofonia de madera, colofonia de lejías celulósicas, colofonia destilada, colofonia hidrogenada, colofonia dimerizada y colofonia polimerizada;

(h): ésteres de glicerol y pentaeritritol de colofonia natural y modificada, tal como, por ejemplo, el éster de glicerol de colofonia de madera pálida, el éster de glicerol de colofonia hidrogenada, el éster de glicerol de colofonia polimerizada, el éster de pentaeritritol de colofonia de madera pálida, el éster de pentaeritritol de colofonia hidrogenada, el éster de pentaeritritol de colofonia de lejías celulósicas y el éster de pentaeritritol modificado fenólico de colofonia;

(i): resinas de terpeno modificadas con fenólicos tales como, por ejemplo, el producto de resina resultante de la condensación en un medio ácido de un terpeno y un fenol;

Se pueden requerir mezclas de dos o más de las resinas de pegajosidad descritas anteriormente para algunas formulaciones. Aunque se puede usar un intervalo de 15% a 65% en peso de resina de pegajosidad, la cantidad preferida es de 30% a 50% en peso. Las resinas de pegajosidad que son útiles para la presente invención pueden incluir quizá resinas de pegajosidad polares, sin embargo, la elección de resinas de pegajosidad polares disponibles está limitada a la vista del hecho de que muchas de las resinas polares parecen sólo parcialmente compatibles con polímeros SPP y APAO.

Como se indicó anteriormente, las resinas de pegajosidad que son útiles dentro del alcance de la presente invención comprenden 15% a 65% en peso. Preferiblemente, las resinas de pegajosidad se pueden seleccionar de cualquiera de los tipos no polares, que están comercialmente disponibles. Son resinas preferidas resinas hidrocarbonadas de petróleo alifáticas ejemplos de las cuales están basados en olefinas de 5 átomos de carbono tales como Hercotac 1148 disponibles en Hercules Corp. Son los más preferidos los productos no polares que son derivados a base de DCPD o derivados modificados de manera aromática, hidrogenados, de los mismos, con puntos de reblandecimiento por encima de 70ºC. Ejemplos de tales resinas son Escoreze 5400 y Escoreze 5600 vendidas por la compañía ExxonMobil Chemical.

Un plastificante puede estar presente en la composición de la presente invención en cantidades de 0% a 35% en peso, preferiblemente de 5% a 30%, para proporcionar el control de viscosidad deseado e impartir flexibilidad. Se puede seleccionar un plastificante adecuado del grupo que incluye los aceites plastificantes normales, tales como aceite mineral, pero también oligómeros olefínicos y polímeros de bajo peso molecular así como aceites vegetales y animales y derivados de tales aceites. Los aceites derivados del petróleo que se pueden emplear son materiales de punto de ebullición relativamente alto que contienen sólo hidrocarburos aromáticos de proporción minoritaria. Con respecto a esto, los hidrocarburos aromáticos deberían ser preferiblemente menores que el 30% y más en particular menores que 15% del aceite, cuando se mide por la fracción de átomos de carbono aromáticos. Más preferiblemente, el aceite puede ser esencialmente no aromático. Los oligómeros pueden ser polipropilenos, polibutenos, poliisoprenos hidrogenados, polibutadienos hidrogenados o similares, con peso molecular promedio entre 350 y 10.000. Aceites vegetales y animales adecuados incluyen ésteres de glicerol de los ácidos grasos normales y productos de polimerización de los mismos. Otros plastificantes útiles se pueden encontrar en las familias de dibenzoato, fosfato, ésteres de ftalato, convencionales, así como ésteres de mono- o poliglicoles. Ejemplos de tales plastificantes incluyen, pero no se limitan a, dibenzoato de dipropilenglicol, tetrabenzoato de pentaeritritol, fosfato de 2-etilhexildifenilo, 400-di-2-etilhexoato de polietilenglicol; bencilftalato de butilo, ftalato de dibutilo y ftalato de dioctilo. Los plastificantes que encuentran utilidad en la presente invención pueden ser cualquier número de plastificantes diferentes pero los autores han descubierto que son ventajosos en particular el aceite mineral y los polibutenos líquidos con peso molecular medio menor que 5.000. Como se apreciará, se han usado típicamente plastificantes para reducir la viscosidad de la composición adhesiva total sin disminuir sustancialmente la resistencia a la adhesión y/o la temperatura de servicio del adhesivo así como prolongar el tiempo de trabajo y mejorar la flexibilidad del adhesivo.

Se pueden usar ceras para reducir la viscosidad de la masa fundida de la composición adhesiva termofusible. Aunque se pueden usar cantidades que varían de 0% a 35% en peso en la composición de la presente invención, las cantidades preferidas están entre 0% y 18% en peso. Estas ceras también pueden lograr el tiempo de montaje y el punto de reblandecimiento del adhesivo. Entre las ceras útiles están:

1.: polietileno de bajo peso molecular, es decir, peso molecular medio numérico (Mn) igual a 500 – 6.000, con un valor de dureza, cuando se determina por método ASTM D-1321, de 0,1 a 120, con un punto de reblandecimiento ASTM de 65°C a 140°C;

2.: ceras de petróleo tales como cera de parafina con un punto de fusión de 50°C a 80°C y cera microcristalina con un punto de fusión de 55°C a 100°C, determinándose estos últimos puntos de fusión por método ASTM D127-60;

3.: ceras sintéticas fabricadas por polimerización de monóxido de carbono e hidrógeno tal como cera Fischer-Tropsch y

4.: ceras de poliolefina. Como se usa en la presente memoria, la terminología “cera de poliolefina” se refiere a las entidades poliméricas o de cadena larga constituidas por unidades monoméricas olefínicas. Este tipo de materiales están comercialmente disponibles en Eastman Chemical Co. bajo la denominación comercial "Epolene". Los materiales que se prefieren para uso en la composición de la presente invención tienen un

punto de reblandecimiento por la técnica del anillo y la bola de 100°C a 170°C. Como se debería entender, cada uno de estos diluyentes de ceras es sólido a la temperatura ambiente.

También se ha encontrado que otras sustancias que incluyen grasas y aceites animales, de pescado y vegetales, hidrogenados, tales como sebo hidrogenado, manteca de cerdo, aceite de soja, aceite de semilla de algodón, aceite de ricino, aceite de menhaden, aceite de hígado de bacalao y similares, y que son sólidos a la temperatura ambiente debido a que están hidrogenados, son útiles con respecto a la actuación como un equivalente diluyente de ceras. Estos materiales hidrogenados se refieren frecuentemente en la industria de los adhesivos como “ceras animales o vegetales”.

La presente invención puede incluir un estabilizante en una cantidad de 0% a 3% en peso. Preferiblemente, se incorpora de 0,1% a 1% de un estabilizante a la composición. Los estabilizantes que son útiles en las composiciones de adhesivos termofusibles de la presente invención se incorporan para ayudar a proteger los polímeros indicados anteriormente y de ese modo el sistema adhesivo total, frente a los efectos de la degradación térmica y oxidativa que normalmente tiene lugar durante la fabricación y aplicación del adhesivo así como en la exposición ordinaria del producto final al medio ambiente. Entre los estabilizantes aplicables están fenoles impedidos de alto peso molecular y fenoles multifuncionales, tales como fenoles que contienen azufre y fósforo. Se conocen fenoles impedidos por los expertos en la materia y se pueden caracterizar como compuestos fenólicos que contienen también radicales estéricamente voluminosos cerca del grupo hidroxilo fenólico de los mismos. En particular, se sustituyen en general grupos butilo terciarios en el anillo bencénico en al menos una de las posiciones orto relativas al grupo hidroxilo fenólico. La presencia de estos radicales sustituidos estéricamente voluminosos en los alrededores del grupo hidroxilo sirve para retrasar su frecuencia de estiramiento e igualmente, su reactividad; proporcionando así este impedimento estérico al compuesto fenólico sus propiedades estabilizantes. Fenoles impedidos representativos incluyen:

1,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3-5-di-terc-butil-4-hidroxibencil) benceno;

tetrakis-3(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) propionato de pentaeritritol;

3(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato de n-octadecilo;

4,4'-metilenobis(4-metil-6-terc butilfenol);

2,6-di-terc-butilfenol;

6-(4-hidroxifenoxi)-2,4-bis(n-ocitltio)-1,3,5-triazina;

2,3,6-tris(4-hidroxi-3,5-di-terc-butil-fenoxi)-1,3,5-triazina;

3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencilfosfonato de di-n-octadecilo;

3,5-di-terc-butil-4-hidroxibenzoato de 2-(n-octiltio)etilo y

hexa-3(3,5-di-terc-butil-4-hidroxi-fenil) propionato de sorbitol.

Es especialmente preferido como estabilizante tetrakis-3(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenol)propionato de pentaeritritol.

La realización de estos estabilizantes se puede aumentar además utilizando, junto con los mismos: (1) sinérgicos, tales como, por ejemplo, ésteres de tiodipropionato y fosfitos y (2) agentes quelantes y desactivadores metálicos tales como, por ejemplo, ácido etilendiaminotetracético, sales del mismo y disalicilalpropilenodiimina.

Se debería entender que se pueden incorporar otros aditivos opcionales a la composición adhesiva de la presente invención para modificar las propiedades físicas particulares. Estos pueden incluir, por ejemplo, materiales tales como colorantes inertes (por ejemplo, dióxido de titanio), cargas, agentes fluorescentes, tensioactivos, otros tipos de polímeros, etc. Rellenos típicos incluyen talco, carbonato de calcio, arcilla, sílice, mica, wollastonita, feldespato, silicato de aluminio, alúmina, alúmina hidratada, microesferas de vidrio, microesferas cerámicas, microesferas termofusibles, barita y harina de madera. Son importantes, en particular, los tensioactivos en materiales no tejidos desechables higiénicos debido a que pueden reducir de manera espectacular la tensión superficial, por ejemplo, del adhesivo aplicado al núcleo del pañal, permitiendo de ese modo un transporte más rápido y la posterior absorción de la orina por el núcleo.

La composición adhesiva termofusible de la presente invención se puede formular usando mezcla SPP/APAO premezclada, pero se prefiere introducir los polímeros como componentes separados durante el proceso de mezcla por cualquiera de las técnicas de mezclamiento conocidas en la técnica. Un ejemplo representativo del procedimiento de mezcla de la técnica anterior implica poner todos los componentes, excepto el polímero SPP, en una caldera de mezcla con camisa equipada con rotor y elevar después la temperatura de la mezcla a un intervalo de 160°C a 200°C para fundir los contenidos. Se debería entender que la temperatura exacta que se tiene que usar en esta etapa dependería de los puntos de fusión de los ingredientes particulares. Se introduce con posterioridad el polímero SPP en la caldera con agitación y se deja continuar el mezclamiento hasta que se forma una mezcla consistente y uniforme. Se protege el contenido de la caldera con gas inerte tal como dióxido de carbono o nitrógeno durante el procedimiento de mezclamiento completo.

Se pueden aplicar después los adhesivos termofusibles resultantes a sustratos usando una variedad de técnicas de aplicación. Los ejemplos incluyen pistola para aplicar adhesivo termofusible, aplicación de termofusible con boquilla ranurada, aplicación de termofusible con rueda, aplicación de termofusible con rodillo, aplicación de termofusible por soplado, pulverización en espiral y similares. En una realización preferida, el adhesivo termofusible se pulveriza sobre un sustrato usando pulverización en espiral, que es una técnica preferida para producir un modelo en espiral filamentoso para unión elástica y construcción en la fabricación de pañales. En un ejemplo, se equipa un aplicador termoplástico con una boquilla de recubrimiento de tipo disco que tiene una punta de la boquilla en el centro. La punta está rodeada por una serie de orificios inclinados para que pasen chorros de aire caliente. Se bombea el adhesivo termofusible de la boquilla en forma de filamento fino. Después el filamento rota por los chorros de aire caliente de alta velocidad que salen de los orificios, produciendo de ese modo un modelo helicoidal a partir de una sola hebra de adhesivo. No se pretende que esta invención proporcione una descripción completa de las técnicas de pulverización y se pueden encontrar los detalles en la bibliografía.

La composición adhesiva de la presente invención se puede usar en una serie de aplicaciones tales como, por ejemplo, en artículos higiénicos no tejidos desechables, transformación de papel, embalaje flexible, trabajo de la madera, cierre de envases de cartón y cajas, etiquetado y otras aplicaciones de montaje. Aplicaciones preferidas en particular incluyen construcción de pañales y compresas higiénicas femeninas desechables, unión elástica de pañales y pañales para adultos, estabilización del núcleo del pañal y de la compresa, laminación de la lámina posterior del pañal, conversión del material de filtro industrial, vestimenta quirúrgica y montaje de paños quirúrgicos, etc.

Ensayos y materiales

Se ensayó la viscosidad de Brookfiled según el Método ASTM D-3236 a 350°F.

Se determinó el punto de reblandecimiento "Ring & Ball" con una unidad Herzog automatizada según el método ASTM E-28.

Se midió la fuerza de adherencia en geometría a 180° con un medidor de tracción (Modelo 55R1122 Instron) en el entorno atmosférico controlado (20°C y humedad relativa del 50%). Previamente al ensayo, se acondicionaron las muestras al entorno controlado durante aproximadamente 12 horas para asegurar la reproducibilidad y precisión de los datos. Se realizó el ensayo a una velocidad de cruceta de 279 mm (12’’)/min. El valor medio de adherencia de seis replicados, normalizado a unidades g/cm (g/pulgada), se indicó como la fuerza de adherencia.

Se realizó el ensayo de Resistencia a la Fluencia con las muestras laminadas de los Ejemplos 1-3 descritos más adelante en la presente memoria. La muestra, cortada a 300 mm de longitud, se estiró completamente y se unieron firmemente sus extremos a un trozo de cartón corrugado rígido. Se marcó una longitud de 200 mm y se cortaron las hebras elásticas en las marcas. Después se puso la muestra en una estufa de circulación de aire a 50,6ºC (100ºF). En estas condiciones, las hebras elásticas bajo estiramiento se pueden retraer a una cierta distancia. La distancia entre los extremos se midió después de una hora. La relación de la longitud final a la longitud inicial, definida como Retención de Fluencia y expresada en porcentaje (%), es una medida de la capacidad del adhesivo para sostener las hebras elásticas.

Se midió empíricamente la capacidad de pulverización en una máquina de aplicación de adhesivo termofusible Meltex CT225 (Nordson). Las condiciones de recubrimiento variaron dependiendo de la muestra adhesiva.

Fina EOD 98-05 y EOD 99-19 son tipos de copolímeros de propileno-etileno de los SPP preparados usando sistema catalítico de metaloceno de un solo sitio como el descrito en la patente de EE.UU. 5.476.914. Los polímeros contienen aproximadamente 10% en peso de etileno y están comercialmente disponibles en AtoFina Petrochemicals Inc, Houston, TX. Los dos tienen un valor de r de aproximadamente 95%, una densidad de 0,87 g/cm3 y un punto de fusión DSC de 130°C. Fina EOD 98-05 presenta un caudal de masa fundida de aproximadamente 20 g/10 min. cuando se determina usando el Método ASTM D-1238 y Fina EOD 99-19 presenta un caudal de masa fundida de 25 g/10 min.

N01096-05, obtenido de AtoFina Petrochemicals, es un SPP copolímero de propileno-etileno en desarrollo que tiene aproximadamente el 10% en peso de etileno. Tiene un valor de r de aproximadamente 95%, una densidad de 0,87 g/cm3 y un caudal de masa fundida de 118 g/10 min.

Rexflex RT2180 es un tipo de homopolipropileno atáctico de APAO que tiene una viscosidad Brookfiled de aproximadamente 8 Pa.s (8.000 cP) a 190°C, una Tg de aproximadamente -20°C y un punto de reblandecimiento de aproximadamente 157°C. Está disponible en Huntsman Corporation.

Rexflex RT2280, también disponible en Huntsman, es un tipo de copolímero de propileno-etileno atáctico de APAO que tiene una viscosidad Brookfiled de aproximadamente 8 Pa.s (8.000 cP) a 190°C, una Tg de aproximadamente 22°C y un punto de reblandecimiento de aproximadamente 146°C.

Rexflex RT2780, también disponible de Huntsman, es un tipo de copolímero de propileno-buteno-1 atáctico de APAO que tiene una viscosidad Brookfiled de aproximadamente 8 Pa.s (8.000 cP) a 190°C, una Tg de aproximadamente -23°C y un punto de reblandecimiento de aproximadamente 110°C.

Eastoflex P1010, obtenido en Eastman Chemical Company, Kingsport, TN, es un tipo de homopolipropileno atáctico de APAO que tiene una viscosidad Brookfiled de aproximadamente 1 Pa.s (1.000 cP) a 190°C, una Tg de aproximadamente -10°C y un punto de reblandecimiento de aproximadamente 150°C.

Eastoflex M1058, también obtenido en Eastman Chemical Company, es un tipo de mezcla de homopolipropileno/copolímero atáctica de APAO que tiene una viscosidad Brookfiled de aproximadamente 5,8 Pa.s

(5.800 cP) a 190°C y un punto de reblandecimiento de aproximadamente 151°C.

Eastoflex E-1200, también obtenido en Eastman Chemical Company, es un tipo de copolímero de propileno y etileno atáctico de APAO que tiene una viscosidad Brookfiled de aproximadamente 12 Pa.s (12.000 cP) a 190°C, una Tg de aproximadamente -28°C y un punto de reblandecimiento de aproximadamente 135°C.

Escorez 5380, disponible en Exxon, es un agente de pegajosidad hidrocarbonado cicloalifático hidrogenado, de color muy pálido, que tiene un punto de reblandecimiento R&B de aproximadamente 80°C.

Hercotac 1148 es una resina hidrocarbonada alifática de 5 átomos de carbono que tiene un punto de reblandecimiento R&B de 100°C. Está disponible en Hercules Corporation.

Eastotac H130R, disponible en Eastman Chemical Company, es una resina hidrocarbonada de 5 átomos de carbono parcialmente hidrogenada que tiene un punto de reblandecimiento R&B de 130°C.

Sylvaroz ZT 105 es un agente de pegajosidad de politerpeno estirenado que tiene un punto de reblandecimiento R&B de aproximadamente 105°C. Está disponible en Arizona Chemical Company, Jacksonville, FL.

El aceite Kaydol es un plastificante de aceite mineral blanco de grado USP, obtenido en Krompton Corporation, Greenwich, CT.

Pennznap 500, disponible en Pennzoil Products Co., es un plastificante de aceite mineral industrial.

Marcus 300, disponible en Marcus Oil & Chemicals, Inc., es una cera de polietileno sintética que tiene un punto de fusión de aproximadamente 121,3ºC (240 °F).

La invención se ilustra además mediante los ejemplos que se explican a continuación.

Ejemplos 1 - 3

Los ejemplos de 1-3 de adhesivos termofusibles mostrados en la Tabla 1 se prepararon con los ingredientes y procedimientos de mezcla descritos anteriormente en la presente memoria. Se fabricó un total de 2.000 gramos de cada uno y se realizó el mezclamiento a 189,4-203,3ºC (350-375ºF) en atmósfera de dióxido de carbono en un tipo de mezclador de laboratorio que consiste en un inyector accionado por un motor, una manta térmica, una unidad de control de la temperatura y un envase de aproximadamente 3,78 litros (1 galón) de dimensión. Las cantidades apropiadas de cada componente, calculadas según las relaciones mostradas en la tabla, excepto el polímero SPP, se añadieron al envase. La temperatura del envase se elevó después para fundir el contenido. Después de que se hubieran fundido completamente los ingredientes en el envase, se encendió el motor para empezar la agitación. Con posterioridad, se introdujo el componente polimérico SPP y se mezcló totalmente en el mismo. Los ejemplos de adhesivo de 1-3 son especialmente útiles como adhesivo de unión elástica para aplicaciones de unión elástica.

Se realizaron ensayos de Viscosidad Brookfield, Punto de Reblandecimiento R&B y Retención de Fluencia en los Ejemplos 1-3 según los procedimientos descritos anteriormente en la presente memoria. Se juzgó la pegajosidad a temperatura ambiente por la pegajosidad del adhesivo en los dedos humanos. Se formaron muestras para el ensayo de Retención de Fluencia usando técnica de pulverización en espiral en máquina de recubrimiento termoplástico Meltex CT225 con una boquilla de pulverización en espiral de 4,6 mm (0,018’’). Para preparar la muestra, se laminaron tres hebras elásticas (Lycra 740), que se estiraron a una elongación de 300%, entre una capa de película de polietileno gruesa de 25,4 micrómetros (1,0 milipulgada) y una capa de tela no tejida hilada de polipropileno. Se evaluó la capacidad de pulverización durante el procedimiento de revestimiento observando la forma del modelo de espiral. Se consideraba aceptable la capacidad de pulverización si se observaba un buen modelo de espiral como el representado en el Figura 1b; en otro caso, se consideraba inaceptable (Figura 1a). Se pulverizaron en espiral adhesivos a un peso de revestimiento de 18 g/m2 con tiempo de trabajo de 0,25 segundos y compresión de 105 Pa (1 bar) en los rodillos prensadores y la temperatura de aplicación se fijó a 203,3ºC (375ºF). Se encontró que los adhesivos de los Ejemplos de 1-3 casi no tenían pegajosidad a temperatura ambiente, tenían baja viscosidad del fundido, buena capacidad de pulverización y buenas propiedades de retención de fluencia.

Tabla 1. Ejemplos 1 - 3

Ingredientes: Porcentaje (%) en peso

1: 2 3

Fina EOD 98-05: 10,0 - -

Fina EOD 99-19: - 10,0 22,0

Eastoflex P1010: 40,0 - -

Rexflex RT2280: - 40,0 -

Rexflex RT2180: - - 15,0

Pennznap 500: 10,0 - 25,0

Aceite Kaydol: - 10,0 -

Eastotac H130R: 39,5 39,5 -

Sylvaros ZT105: - - 25,0

Marcus 300: - - 12,5

Antioxidante: 0,5 0,5 0,5

Pegajosidad a Temperatura Ambiente: Ninguna Ninguna Ninguna

Vis. Brookfield Pa.s (cP): 3,35 (3.350) 9,30 (9.300) 7,00 (7.000)

Punto de Reblandecimiento R&B (°F) °C: (285) 153,8 (288) 155 (260) 139,4

Capacidad de pulverización: Buena Buena Buena

Retención Fluencia (%): 66 80 72

Ejemplos 4 - 8

Se formularon los ejemplos de 4-8 usando el mismo procedimiento que el descrito anteriormente en la presente

5 memoria y los ingredientes enumerados en la Tabla 2. Estas formulaciones son aptas en particular como adhesivos laminantes para una variedad de aplicaciones de embalaje flexible y como adhesivos de construcción para aplicaciones no tejidas desechables. Cuando se usan como tales, la fuerza de adherencia es la medida más importante de realización del adhesivo. Se midió la fuerza de adherencia de los Ejemplos 4-8 y se indicaron también los resultados en la Tabla 2. Las muestras para la medición de la fuerza de adherencia se prepararon por laminación

10 de la misma película de polietileno y tela no tejida hilada de polipropileno como en los Ejemplos 1-3 con la técnica de revestimiento con desfibrado controlado, que es otra forma de aplicación por pulverización ayudada por aire, en revestimiento termoplástico CT225 equipado con tres boquillas de desfibrado controlado por ITW. Se aplicó el adhesivo en la cantidad de 3 g/m2 a temperatura de aplicación de 175,5-203,3 ºC (325 - 375°F) y tiempo de trabajo de 0,5 segundos. La temperatura de aplicación exacta para cada muestra varió dentro del intervalo de temperatura

15 para optimizar el modelo de pulverización. Se encontró que los adhesivos de los Ejemplos de 4-8 casi no tenían o tenían muy poca pegajosidad a temperatura ambiente, baja viscosidad del fundido, buena capacidad de pulverización y unión película de sustrato destruido/ no tejido.

Tabla 2. Ejemplos 4 - 8

Ingredientes: Porcentaje (%) en Peso

4: 5 6 7 8

Fina EOD 99-19 (CMF 25): 10,0 10,0 10,0

N01096-05 (CMF 118): - 10,0 10,0

Rexflex RT 2180: 40,0 - - - -

Rexflex RT 2780: - 40,0 - - -

Eastoflex M1058: - - 40,0 - -

Eastoflex E-1200: - - - 35,0 30,0

Aceite Kaydol: 10,0 15,0 10,0 12,5 15,0

Hercotac 1148: 39,5 39,5 39,5 42,0 44,5

Antioxidante: 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Pegajosidad a Temperatura Ambiente: Ninguna Baja Baja Baja Baja

Punto de Reblandecimiento (°F) °C: (297) 160 (258) 138,3 (283) 152,2 (244) 135,5 (240) 128,3

Vis.@ 189,4ºC (350oF) Pa.s (cP): 6,5 (6.500) 5,8 (5.800) 5,0 (5.030) 4,8 (4.875) 3,5 (3.500)

Aptitud para ser pulverizado: Buena Buena Buena Buena Buena

Resistencia al Despegue (g/25 mm): 365 380 322 286 245

Ejemplo 9

5 El adhesivo en este Ejemplo 9 se preparó usando el mismo procedimiento descrito anteriormente en la presente memoria y los ingredientes que consisten en 35,0% en peso de polímero SPP Fina EOD 99-19, 10,0% en peso de APAO Eastoflex P1010, 20,0% en peso de aceite Kaydol, 34,5% en peso de agente de pegajosidad Escorez 5380 y 0,5% en peso de antioxidante. La muestra de adhesivo tiene una Viscosidad Brookfield de 30,7 Pa.s (30.700 cP) a 203,3ºC (375ºF) y un punto de reblandecimiento de 134,4ºC (251ºF). Es particularmente útil para aplicaciones de

10 cierre de cajas y envases de cartón. Para ilustrar el uso para tal aplicación, se hace referencia a las Figuras 2 y 3 en la presente memoria donde se aplicaron perlas de adhesivo únicas de aproximadamente 2 mm de diámetro, ilustradas como en 21a y 21b en la Figura 2, a mano, por la superficie superior de las solapas superiores 22a y 22b de una caja 20 de cartón corrugado como se muestra en la figura. Inmediatamente después de la aplicación de adhesivo, se plegaron las solapas superiores 22a y 22b de la caja 20 y se pusieron en contacto con las solapas del

15 fondo 23a y 23b para sellar la caja 20. Las solapas 22a, 22b, 23a y 23b se mantuvieron juntas después por medio de durante aproximadamente 1 minuto para sellar la caja 20 como se muestra en la Fig.3. El adhesivo proporcionó una unión de desgarro de fibras en aproximadamente 20 minutos después de la aplicación de adhesivo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición adhesiva termofusible pulverizable que comprende:

(a)

15% a 70% en peso de una mezcla de polímero de polipropileno sindiotáctico (SPP) que tiene un punto de fusión entre 130°C y 160°C y polímero de poli-α-olefina amorfa (APAO), donde dicha mezcla tiene una relación SPP a APAO de 10% en peso de SPP y 90% en peso de APAO a 90% en peso de SPP y 10% en peso de APAO;

(b)

15% a 65% en peso de un agente de pegajosidad;

(c)

5% a 30% en peso de un plastificante;

(d)

0% a 3% en peso de un estabilizante.
2.

La composición según la reivindicación 1, en la que dicho polímero de SPP tiene una densidad de 0,85 g/cm3 a 0,92 g/cm3 y un caudal de masa fundida igual o mayor que 1 g/10 min y un valor de r igual o mayor que 70%.
3.

La composición según la reivindicación 1, en la que dicho polímero de APAO tiene una densidad de 0,85 g/cm3 a 0,89 g/cm3 y una temperatura de transición vítrea (Tg) de -5 a -40°C y un peso molecular medio ponderal (Mp) de
4.000 g/mol a 150.000 g/mol.
4.

La composición según la reivindicación 1, en la que el polímero de SPP es un homopolímero de propileno que tiene una densidad de 0,85 a 0,92 g/cm3 y un caudal de masa fundida igual o mayor que 1 g/10 min.
5.

La composición según la reivindicación 1, en la que el polímero de SPP es un copolímero de propileno y al menos un comonómero de α-olefina que tiene la siguiente estructura molecular:

R-CH=CH2

donde R es un hidrógeno H o un radical alquilo o arilo, dicha α-olefina constituye 2% a 30% en peso de copolímero y tiene una densidad de 0,85 a 0,90 g/cm3 y un caudal de masa fundida igual o mayor que 1 g/min.
6.

La composición según la reivindicación 5, en la que el comonómero de α-olefina se selecciona del grupo que consiste en etileno, buteno-1 y hexeno-1.
7.

La composición según la reivindicación 1, en la que el polímero de APAO es un homopolímero o un copolímero de propileno y al menos un comonómero de α-olefina con la siguiente estructura molecular:

R-CH=CH2 donde R es un hidrógeno H o un radical alquilo o un arilo.
8.

La composición según la reivindicación 7, en la que el comonómero de α-olefina se selecciona del grupo que consiste en etileno, buteno-1 y hexeno-1.
9.

La composición según la reivindicación 1, en la que el agente de pegajosidad se selecciona del grupo que consiste en resinas hidrocarbonadas alifáticas y cicloalifáticas y sus derivados hidrogenados, resinas hidrocarbonadas aromáticas y aromáticas hidrogenadas, resinas alifáticas o cicloalifáticas modificadas de manera aromática y sus derivados hidrogenados, resinas de politerpeno y politerpeno estirenado.
10.

La composición según la reivindicación 9, en la que el agente de pegajosidad tiene un punto de reblandecimiento por la técnica del anillo y la bola igual o mayor que 80°C.
11.

La composición según la reivindicación 10, en la que el agente de pegajosidad es una resina hidrocarbonada alifática de 5 átomos de carbono.
12.

La composición según la reivindicación 1, en la que el plastificante se selecciona del grupo que consiste en aceite mineral y polibuteno líquido.
13.

La composición según la reivindicación 12, en la que el aceite mineral presenta menos de 30% de átomos de carbono aromáticos.
14.

La composición según la reivindicación 1, en la que la composición adhesiva comprende además una cera en la cantidad hasta 30% en peso.
15.

La composición según la reivindicación 14, en la que dicha cera se selecciona del grupo que consiste en ceras de petróleo, polietileno y polipropileno de bajo peso molecular, ceras sintéticas y ceras de poliolefina.
16.

La composición según la reivindicación 15, en la que dicha cera es un polietileno de bajo peso molecular con un

peso molecular medio numérico de 400 a 6.000 g/mol.
17.

La composición según la reivindicación 1, en la que la composición adhesiva incluye además una carga en la cantidad hasta 60% en peso.
18.

La composición según la reivindicación 17, en la que dicha carga se selecciona del grupo que consiste en: talco, carbonato de calcio, arcilla, sílice, mica, wollastonita, feldespato, silicato de aluminio, alúmina, alúmina hidratada, microesfera de vidrio, microesfera cerámica, microesfera termofusible, barita y harina de madera.
19.

La composición según la reivindicación 1, en la que la composición adhesiva incluye además un colorante.
20.

La composición según la reivindicación 1, en la que la composición adhesiva incluye además otro polímero.
21.

Un artículo de tipo caja de cartón corrugado unido con la composición adhesiva según la reivindicación 1.