ES2621243T3 - Adhesivo termofusible para etiquetar botellas que contiene petrolato - Google Patents

Abstract

Una composición de adhesivo de fusión en caliente, que comprende: 2% a 30% de un petrolato; 1% a 30% de un copolímero de bloque estirénico; 1% a 30% de un polímero de poliolefina; 20% a 50% de un agente de pegajosidad o mezcla de agentes de pegajosidad; 0% a 25% de una cera; 0% a 3% de un antioxidante o estabilizador; y 0% a 3% de aditivos auxiliares.

Description

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Adhesivo termofusible para etiquetar botellas que contiene petrolato

DESCRIPCION

INFORMACION GENERAL

[0001] Los adhesivos termofusibles se han utilizado durante anos para etiquetar las dos botellas de vidrio y plastico. Las botellas de plastico que contienen bebidas carbonatadas son particularmente diffciles. Despues del embotellado, las bebidas carbonatadas haran que las botellas de plastico se expandan. El sistema de etiquetas debe acomodar esta expansion. El adhesivo utilizado para adherir la etiqueta sobre la botella de plastico tambien necesita acomodar esta expansion.

[0002] Las etiquetas de papel son rfgidas y no se expandiran. Tfpicamente, se usan adhesivos duros y vftreos para unir la etiqueta de papel a la botella. El adhesivo en las etiquetas de papel debe resistir la fluencia, impidiendo que la etiqueta se "decore" (delaminacion parcial de la etiqueta que se solapa de la botella). Las etiquetas plasticas son flexibles y se expandiran. Tfpicamente, adhesivos mas blandos, elasticos y pegajosos se usan en etiquetas de lamina de plastico, que tambien son generalmente mas diffciles de adherir que las etiquetas de papel. El adhesivo utilizado para adherir las etiquetas de plastico debe ser de suficiente tacto para adherir la etiqueta a la botella, y lo suficientemente fuerte como para soportar la expansion de la etiqueta/botella. En este tipo de aplicacion, el adhesivo necesita tener una resistencia interna mayor que la de la etiqueta. La fuerza interna aumentada de los adhesivos obliga a la etiqueta a estirarse y expandirse, manteniendo el enlace en la superposicion de la etiqueta. En caso de que el adhesivo se estire o fluya, aparecera un hueco entre el borde delantero y el borde posterior de la etiqueta de la botella en el solapamiento de la etiqueta.

[0003] Etiquetas de plastico se estan volviendo mas rfgidas a fin de apoyar el aumento de graficos y facilitar el proceso de impresion. Ademas, las botellas de plastico estan experimentando una reduccion general del calibre para lograr ahorros de costos y cumplir con las iniciativas "verdes" de los fabricantes. Las etiquetas claras tambien estan entrando en el mercado. Estas etiquetas, debido a su composicion de base, tienen una mayor resistencia a la traccion que las etiquetas de plastico anteriores. La mayor resistencia a la traccion de estas etiquetas resiste el estiramiento, haciendo que los adhesivos existentes se deslicen, dando lugar a un fallo de etiquetado (los bordes delantero y trasero de la etiqueta se separan). Ademas, algunas etiquetas de lamina de plastico son susceptibles a la migracion de aceite desde el adhesivo hacia la etiqueta. Esta migracion provoca arrugas esteticamente desagradables.

[0004] Formuladores adhesivos pretenden desarrollar adhesivos que se adhieren a estas etiquetas de mayor resistencia a la traccion, de plastico, y no presentan migracion de aceite desde el adhesivo en la etiqueta. Esta invencion detalla una nueva manera en la que un formulador de fusion en caliente puede impartir baja viscosidad, adhesion superior, mayor resistencia a la fluencia y no migracion de aceite en adhesivos de etiquetado de botellas de fusion en caliente, sin comprometer otras propiedades.

[0005] La patente de EE.UU. n° 4.680.333 describe composiciones adhesivas de fusion en caliente preparadas a partir de copolfmeros de bloque de estireno-isopreno-estireno, un punto de reblandecimiento bajo resina altamente alifatica y una sal metalica de un acido graso.

[0006] La patente de EE.UU. n° 3.644.252 describe una composicion adhesiva sensible a la presion de fusion en caliente que comprende un polfmero primario, que consiste en un copolfmero de estireno e isobutileno, y un polfmero secundario.

RESUMEN DE LA INVENCION

[0007] La invencion detalla formulaciones de adhesivo de fusion en caliente, que constan de un adhesivo que contiene petrolato a base de un copolfmero de bloque de estireno-butadieno (SBC), una poliolefina, una resina de pegajosidad, y opcionalmente una cera. El adhesivo preferido es uno que tiene una viscosidad de menos de 2 Pas (2.000 cP) a 121°C (250°F), una temperatura de reticulacion de mayor que 62°C, un modulo de menos de 1,0x106 Nm-2 ( 1,0x107 dinas/cm2), y contiene un copolfmero de bloques estirenico que tiene un fndice de fusion de mas de 20 g/10 minutos. Estas formulaciones proporcionan baja viscosidad, caracterfsticas de adhesion superiores, mayor resistencia a la fluencia y menor migracion de aceite, respecto a los adhesivos de etiquetado de botellas termofusibles formulados tradicionalmente.

[0008] Las aplicaciones incluyen, pero no se limitan a, botellas y latas etiquetado, adhesivos de laminacion, montaje general, no tejido, y filtracion.

CARACTERIZACION INSTRUMENTAL

[0009] Perfiles de viscosidad indican que los adhesivos hechos con petrolato, en lugar del aceite mineral tfpico, exhiben una curva de viscosidad mucho mas plana sobre la ventana de aplicacion de adhesivo.

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[0010] El analisis reologico muestra que cuando se sustituye en una relacion de 1 para 1, adhesivos que contienen petrolato tienen un punto de cruce mayor que G'/ G" que los adhesivos que incorporan aceite mineral. Esto corresponde a una resistencia de temperatura mas alta.

EVALUACION DEL RENDIMIENTO

[0011] La formula descrita en la presente invencion representa un hfbrido SBC/poliolefina/petrolato, que combina las caracterfsticas de adhesion de lamina de adhesivos sensibles a la presion tfpica con el aumento de la resistencia a la traccion y la fluencia resistencia de adhesivos no sensibles a la presion.

[0012] La evaluacion de enlace de las formulaciones adhesivas novedosas descritas en esta invencion muestran un rendimiento superior sobre adhesivos de etiquetado de botellas sensibles a la presion y no sensibles a la presion. El aumento de la resistencia a la fluencia no se produce a expensas de la adhesion a los sustratos de lamina de plastico.

DESCRIPCION DE LA INVENCION.

[0013] Se ha descubierto que el uso de petrolato en formulas de etiquetado de botellas de fusion en caliente adhesivo mejorara la resistencia a la fluencia, sin sacrificar la adherencia en lo que respecta a los sustratos de lamina de plastico. Adicionalmente, los adhesivos que contienen petrolato no exhibiran migracion de aceite en material de lamina sensible, reduciendo de ese modo arrugas esteticamente desagradables.

[0014] La presente invencion se compone de un bloque de copolfmero de estireno-butadieno (SBC), petrolato, poliolefina, resina de pegajosidad, y opcionalmente una cera, un plastificante, un estabilizante, o otros aditivos auxiliares. Aunque los ejemplos ilustran un adhesivo termofusible constituido por un polfmero SBC y EVA, se ha encontrado que otros polfmeros de poliolefina tambien podrfan usarse en lugar de EVA, incluyendo pero sin limitarse a, copolfmeros de propileno/etileno, copolfmeros de etileno/alfaolefina, copolfmeros de bloques de olefina, copolfmeros de etileno-acrilato de n-butilo y polietileno catalizado con metaloceno.

[0015] Historicamente, plastificantes lfquidos, aceite tfpicamente mineral, se han utilizado en los adhesivos sensibles a la presion para mejorar la adhesion y reducir la viscosidad. La adicion de estos plastificantes lfquidos da lugar tfpicamente a propiedades mutuamente excluyentes en terminos de resistencia a la fluencia y adhesion mejorada a la lamina. La sustitucion del petrolato por aceite mineral mejora la resistencia a la fluencia, elimina la migracion de aceite y, cuando se formula adecuadamente, no disminuye la adhesion de la lamina.

[0016] El copolfmero de bloques estirenicos puede ser cualquiera de los grados tfpicos usados para preparar adhesivos de fusion en caliente convencionales, tales como estireno-isopreno-estireno (SIS), estireno-butadieno- estireno (SBS), estireno-isopreno/butadieno-estireno (SIBS) o los derivados hidrogenados tales como estireno- (etileno-butileno)-estireno (SEBS).

[0017] En terminos generales, puesto que la viscosidad de estos adhesivos de etiquetado de botella tiende a ser muy baja, es deseable utilizar polfmeros que tienen contenidos de estireno mas altos (> 25% y hasta 51% en peso) y pesos moleculares relativamente bajos (Mw<200.000 Daltons). Particularmente preferidos son los polfmeros tales como el Vector 4411, que es un polfmero SIS lineal de bajo peso molecular con un contenido de estireno de 44 por ciento y virtualmente ningun dibloco. El fndice de fusion de este polfmero de acuerdo con ASTM 1238 usando 200°C y un peso de 5 kg es de 40 gramos/10 minutos lo que demuestra su peso molecular relativamente bajo. Otro polfmero preferido es el Vector 4461 o 6241 que son polfmeros SBS lineales que contienen 43% de estireno y virtualmente ningun dibloque. El fndice de fusion de estos polfmeros usando ASTM 1238 y una temperatura de 200°C y un peso de 5 kg es 23, lo que muestra que el polfmero es de peso molecular relativamente bajo. Todos estos polfmeros estan disponibles en Dexco Polymers (ahora TRSC). Otros proveedores de polfmeros SBC son Kraton Performance Polymers Inc. y EniChem Elastomers Americas Inc.

[0018] El copolfmero de bloques estirenicos se mezcla con otro polfmero oleffnico tal como un copolfmero de acetato de vinilo de etileno. Estos polfmeros son bien conocidos y ampliamente utilizados como polfmeros de base para adhesivos de fusion en caliente. Tienen niveles de acetato de vinilo tan bajos como 9% a tan altos como 40% o mas en peso. Tambien varfan en fndice de fusion (190°C/2,16 kg) de un numero fraccionario de 500 a tan alto como 2500 gramos/10 min. Hay grados que son tan bajos en peso molecular que se caracterizan por su viscosidad de fusion en lugar de fndice de fusion. Los grados de fndice de fusion mas altos son particularmente deseables en la presente invencion, ya que ayudan a disminuir la viscosidad de los adhesivos terminados. Particularmente preferidos son los grados tales como Escorene AD2528, que tiene 27,6% de acetato de vinilo y una Viscosidad de Fusion (ASTM 3236) de 2,8 Pas (2800 cP) a 190°C (374°F). Estos polfmeros estan disponibles de DuPont Chemical, Celenese Corporation y ExxonMobil Chemical Co.

[0019] La presente invencion tambien utiliza 2% a 30%, preferiblemente 2% a 20%, petrolato como un componente clave de la formulacion. Los petrolatos son mezclas homogeneas de hidrocarburos no polares aceitosos y ceraceos

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de cadena larga. Se consideran materiales semi-solidos con consistencia de petrolato. Segun el Indice Merck, (13a edicion), petrolato es "mezcla purificada de hidrocarburos semisolidos, principalmente de la serie del metano de la formula general CnH2n+2. En realidad, petrolato es un sistema coloidal de hidrocarburos solidos de cadena no lineal e hidrocarburos lfquidos de alto punto de ebullicion, en los que la mayorfa de los hidrocarburos lfquidos se mantienen dentro de las micelas”.

[0020] Los petrolatos tienen puntos de fusion de acuerdo con ASTM D-127 de entre 49°C (120°F) y 66°C (150°F). Pueden caracterizarse ademas por su consistencia segun ASTM D-937 y viscosidad a 99°C (210°F) de acuerdo con ASTM D-445. Grados particularmente preferidos de petrolato son vendidos por Sonneborn Refined Products bajo el nombre comercial Protopet®. Un ejemplo es Yellow Protopet 2A® Petrolatum. Este grado tiene un punto de fusion (ASTM D-127) de 54/60°C (130/140°F), una consistencia (ASTM D-937) de 18/21 mm (180/210 decimillfmetros) a 25°C (77°F) y una viscosidad (ASTM D-445) a 99°C (210°F) de 0,12cm2/s (67 SUS (12 cSt)).

[0021] En estas formulaciones el uso de petrolato proporciona varias ventajas sobre la adicion de aceite mineral o ceras (parafina, microcristalinas o sinteticos). Incluyen una adherencia superficial disminuida sin pegajosidad en caliente afectada negativamente como serfa el caso con el uso de aceite mineral. Ademas, su uso elimina la migracion de aceite del adhesivo a la lamina, lo que puede provocar arrugas o fallas en el enlace. El petrolato aumenta el rendimiento de alta temperatura sin afectar la adhesion como lo harfa una cera. El petrolato tambien da a la formulacion na baja viscosidad que es necesaria para las bajas temperaturas de aplicacion que se utilizan generalmente en este tipo de aplicacion.

[0022] Otro atributo proporcionado por el petrolato es el flujo frfo mejorado sobre el uso de aceite mineral. El producto H4124A en la Tabla 1 a continuacion tiene un grado significativo de flujo frfo a temperatura ambiente. El flujo frfo es una propiedad de un material que fluye o fluencia muy lenta a temperaturas ambiente o ligeramente elevadas (por ejemplo, 38°C (100°F)). Este es un inconveniente significativo para una formulacion adhesiva puesto que puede dar lugar a una resistencia de union disminuida con el tiempo cuando el producto terminado se almacena en un almacen, por ejemplo. Tambien hace problematico el empaquetado del propio adhesivo porque el adhesivo puede salir de su propio envase a lo largo del tiempo y limita severamente el tipo de embalaje que se puede utilizar. Mientras que H4124A funciona bien como un adhesivo de etiqueta de botella, tiene graves inconvenientes que limitan su uso, ya que tiene cierto grado de flujo frfo. El Ejemplo 1 de la Tabla 1 siguiente es un producto similar pero no tiene el grado de flujo en frfo que H4124A a traves del uso de petrolato en lugar de aceite mineral en la formula.

[0023] Cualquier tipo de copolfmero de bloque estirenico se puede utilizar en una formula adhesiva de fusion en caliente de acuerdo con la presente invencion, y puede incorporarse en la composicion en cantidades de 1% a 30% en peso, preferiblemente de 1% a 25% En peso, y mas preferiblemente de 1% a 10% en peso. Entre los copolfmeros de bloque estirenicos utiles son aquellos que tienen la estructura A-B, A-B-A, A-(B-A)n-B, o (A-B)n-Y en la que A comprende un bloque aromatico de polivinilo que tiene una Tg superior a 80°C, B comprende un medio- bloque gomoso que tiene una Tg inferior a -10°C, y comprende un compuesto multivalente y n es un numero entero de al menos 3. Ejemplos de estos ultimos copolfmeros de bloque usados convencionalmente en las composiciones adhesivas termofusibles son copolfmeros de bloque estirenicos (SBc) e incluyen estireno butadieno-estireno (SBS), estireno-isopreno-estireno (SIS), estireno-isopreno (SI), estireno-isopreno-butadieno-estireno (SIBS), estireno- etileno-butileno-estireno SEBS), estireno-etileno-butileno (SEB), estireno-etileno propileno-estireno (SEPS), estireno- etileno propileno (SEP) y estireno-etileno-etileno-propileno-estireno (SEEPS o SIBS hidrogenado). El contenido total de estireno de los polfmeros puede ser tanto como 51% en peso del polfmero. En un copolfmero SBS (estireno- butadieno-estireno), el peso molecular preferido (Mw) es de 50,000 a 120,000, y el contenido de estireno preferido es de 20 a 45% en peso. En un copolfmero SIS (estireno-isopreno-estireno), el peso molecular preferido (Mw) es de 100.000 a 200.000 y el contenido de estireno preferido es 14-35% en peso. La hidrogenacion de los bloques centrales de butadieno produce bloques medianos de caucho que se convierten tfpicamente en bloques centrales de etileno-butileno. Dichos copolfmeros de bloques estan disponibles, por ejemplo, en Kraton Polymers, Polimeri Europa, Total Petrochemicals, Dexco y Kuraray. Copolfmeros de multi-bloque o en bloque conico (el tipo A-(B-A)n-B) estan disponibles en Firestone. Las estructuras de copolfmeros de bloques pueden contener cualquier monomero acrflico o fase acrflica en general, presentando un metacrilato de metilo de alta Tg, o teniendo un comportamiento elastomerico como acrilato de butilo. Tambien, la fraccion polimerica del adhesivo termofusible puede contener una o mas fases, puede contener mas de una estructura o puede contener otros polfmeros como copolfmeros de eteno, propeno u otro monomero oleffnico, o copolimerizacion similar de monomeros acrflicos. Estos polfmeros adicionales pueden ser homopolfmeros, o copolfmeros y pueden ser modificados potencialmente por cualquier modificacion durante o despues de la polimerizacion como injerto o escision en cadena. Tambien pueden emplearse mezclas de diversos polfmeros siempre que la composicion retenga las caracterfsticas de viscosidad deseadas y de aplicacion a baja temperatura de la presente invencion.

[0024] Las resinas de pegajosidad o agentes de pegajosidad que se utilizan en los adhesivos de fusion en caliente de la presente invencion son las que extienden las propiedades adhesivas y mejoran la adhesion especffica. Tal como se utiliza en la presente memoria, el termino "resina de pegajosidad" o "agente de pegajosidad" incluye:

(a) Resinas de hidrocarburos alifaticos y cicloalifaticos de petroleo que tienen puntos de reblandecimiento de

anillo y bola de 10°C a 160°C, segun se determina por el metodo ASTM E28-58T, resultando estas ultimas

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resinas de la polimerizacion de monomeros que consisten principalmente en olefinas y diolefinas alifaticas y/o cicloalifaticas; tambien se incluyen las resinas de hidrocarburos alifaticos y cicloalifaticos hidrogenados; ejemplos de tales resinas comercialmente disponibles basadas en una fraccion de olefina C5 de este tipo son resina de pegajosidad Piccotac 95 y Escorez 1310LC vendida por ExxonMobil Chemical Company;

(b) Resinas de hidrocarburos aromaticos de petroleo y sus derivados hidrogenados;

(c) Resinas hidrocarbonadas alifaticas/aromaticas derivadas del petroleo y sus derivados hidrogenados;

(d) Resinas cicloalifaticas modificadas aromaticas y sus derivados hidrogenados;

(e) Resinas de politerpeno que tienen un punto de fusion de 10°C a 140°C, las ultimas resinas de politerpeno en general resultantes de la polimerizacion de hidrocarburos de terpeno, tales como el mono-terpeno conocido como pineno, en presencia de catalizadores de Friedel-Crafts a temperaturas moderadamente bajas; Tambien se incluyen las resinas de politerpeno hidrogenadas;

(f) Copolfmeros y terpolfmeros de terpenos naturales, por ejemplo estireno/terpeno, a-metilo estireno/terpeno y vinilo tolueno/terpeno;

(g) Colofonia natural y modificada tal como, por ejemplo, colofonia de arma, colofonia de madera, colofonia de lejfas celulosicas, colofonia destilada, colofonia hidrogenada, colofonia dimerizada y colofonia polimerizada;

(h) Esteres de glicerol y pentaeritritol de colofonia natural y modificada, tales como, por ejemplo, el ester de glicerol de colofonia de madera palida, el ester de glicerol de colofonia hidrogenada, el ester de glicerol de colofonia polimerizada, el ester de pentaeritritol de colofonia de madera palida, ester de pentaeritritol de colofonia hidrogenada, ester de pentaeritritol de colofonia de lejfas celulosicas y ester de colofonia de pentaeritritol modificado fenolico;

(i) Resinas terpenicas modificadas con fenol tales como, por ejemplo, el producto de resina resultante de la condensacion en un medio acido de un terpeno y un fenol;

[0025] Las mezclas de dos o mas de las resinas adherentes descritas anteriormente pueden resultar necesarias para algunas formulaciones. Aunque puede utilizarse un intervalo de 5% a 65% en peso de resina de pegajosidad, la cantidad preferida es de 20% a 50% en peso. Las resinas de plastificacion que son utiles para la presente invencion pueden incluir, posiblemente, resinas de pegajosidad polares, sin embargo, la eleccion de resinas de pegajosidad polares disponibles es limitada debido al hecho de que muchas de las resinas polares parecen solo parcialmente compatibles con polfmeros de poliolefina.

[0026] Como se senalo anteriormente, las resinas de pegajosidad que son utiles dentro del alcance de la presente invencion comprenden de 5% a 65% en peso. Preferiblemente, las resinas de pegajosidad se pueden seleccionar de cualquiera de los tipos no polares, que estan comercialmente disponibles. Las resinas preferidas son resinas de hidrocarburos alifaticos de petroleo, estando ejemplos de los cuales basados en olefinas C5, tales como Hercotac 1148 disponible de Hercules Corp. Los productos mas preferidos son productos no polares que son diciclopentadieno hidrogenado (DCPD) o derivados modificados aromaticamente con puntos de ablandamiento por encima de 70°C. Ejemplos de tales resinas son Escorez 5400 y Escorez 5600 vendidas por ExxonMobil Chemical Company, y Sylvatac RE85 disponible de Arizona Chemical Co.

[0027] Un plastificante puede estar presente en la composicion de la presente invencion en cantidades de 0% a 10% en peso, preferiblemente de 0% a 5%, a fin de proporcionar control de la viscosidad deseada y para impartir flexibilidad. Un plastificante adecuado se puede seleccionar del grupo que incluye los aceites plastificantes usuales, tales como aceite mineral, pero tambien oligomeros oleffnicos y polfmeros de bajo peso molecular, asf como aceites vegetales y animales y derivados de tales aceites. Los aceites derivados del petroleo que se pueden emplear son materiales de alto punto de ebullicion que contienen solo una proporcion menor de hidrocarburos aromaticos. A este respecto, los hidrocarburos aromaticos deben ser preferiblemente menores que 30% y mas particularmente menos de 15% del aceite, como se mide por la fraccion de atomos de carbono aromaticos. Mas preferiblemente, el aceite puede ser esencialmente no aromatico. Los oligomeros pueden ser polipropilenos, polibutenos, poliisoprenos hidrogenados o polibutadienos hidrogenados, que tienen un peso molecular medio entre 350 y 10.000. Los aceites vegetales y animales adecuados incluyen esteres de glicerol de los acidos grasos usuales y productos de polimerizacion de los mismos. Otros plastificantes utiles se pueden encontrar en las familias de dibenzoato convencional, fosfato, esteres de ftalato, asf como esteres de mono- o poliglicoles. Ejemplos de tales plastificantes incluyen, pero no se limitan a dibenzoato de dipropilenglicol, tetrabenzoato de pentaeritritol, fosfato de 2-etilhexilo difenilo, 400-di-2-etilhexoato de polietilenglicol; ftalato de bencilo de butilo, ftalato de dibutilo y dioctilftalato. Los plastificantes que encuentran utilidad en la presente invencion pueden ser cualquier numero de plastificantes diferentes, pero los inventores han descubierto que el aceite mineral y los polibutenos lfquidos que tienen un peso molecular medio inferior a 5.000 son particularmente ventajosos. Como se apreciara, se han usado tfpicamente plastificantes para reducir la viscosidad de la composicion adhesiva global sin disminuir sustancialmente la resistencia adhesiva y/o la temperatura de servicio del adhesivo, asf como extender el tiempo abierto y mejorar la flexibilidad del adhesivo.

[0028] Las ceras se pueden utilizar para reducir la viscosidad de fusion de la composicion de adhesivo de fusion en caliente. Aunque pueden utilizarse en la composicion de la presente invencion cantidades que varfan de 0% a 25% en peso, las cantidades preferidas estan entre 0% y 10% en peso. Estas ceras tambien pueden influir en el tiempo de preparacion y en el punto de reblandecimiento del adhesivo. Entre las ceras utiles se encuentran:

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1. peso molecular bajo, es decir, peso molecular promedio en numero (Mn) igual a 500 - 6.000, cera de polietileno que tiene un valor de dureza, segun se determina por el metodo ASTM D-1321, de 0,1 a 120, que tiene un punto de reblandecimiento ASTM de 65°C a 140°C;

2. ceras de petroleo tales como cera de parafina que tiene un punto de fusion de 50°C a 80°C y cera microcristalina que tiene un punto de fusion de 55°C a 100°C, siendo estos ultimos puntos de fusion determinados por el metodo ASTM D127-60;

3. ceras sinteticas fabricadas por polimerizacion de monoxido de carbono e hidrogeno, tales como la cera Fischer-Tropsch; y

4. ceras de poliolefina. Tal como se utiliza en la presente memoria, el termino "cera de poliolefina" se refiere a

aquellas entidades polimericas o de cadena larga compuestas de unidades de monomero oleffnico. Este tipo de material esta comercialmente disponible bajo la denominacion comercial "Epoleno". Los materiales que se prefieren para uso en la composicion de la presente invencion tienen un punto de reblandecimiento de anillo y

bola desde 100°C hasta 170°C. Como se debe entender, cada uno de estos diluyentes de cera es solido a

temperatura ambiente.

[0029] Otras sustancias que incluyen animales, grasas y aceites de pescado y vegetales tales como sebo

hidrogenado, manteca de cerdo, aceite de soja, aceite de semilla de algodon, aceite de ricino, aceite de menhadin, y

el aceite de hfgado de bacalao hidrogenados, y que son solidos a temperatura ambiente en virtud de su hidrogenacion, tambien se ha encontrado que son utiles con respecto al funcionamiento como un equivalente de diluyente de cera. Estos materiales hidrogenados se denominan a menudo en la industria adhesiva como "ceras animales o vegetales".

[0030] La presente invencion puede incluir un estabilizador en una cantidad de 0% a 3% en peso. Preferiblemente se incorpora de 0,1% a 1% de un estabilizante en la composicion. Los estabilizadores que son utiles en las composiciones adhesivas termofusibles de la presente invencion se incorporan para ayudar a proteger los polfmeros mencionados anteriormente, y por lo tanto el sistema adhesivo total, de los efectos de la degradacion termica y oxidativa que normalmente ocurren durante la fabricacion y aplicacion del adhesivo, asf como en la exposicion ordinaria del producto final al entorno ambiente. Entre los estabilizantes aplicables se incluyen fenoles impedidos de alto peso molecular y fenoles multifuncionales, tales como fenoles que contienen azufre y fosforo. Los fenoles impedidos son bien conocidos por los expertos en la tecnica y pueden caracterizarse como compuestos fenolicos que tambien contienen radicales estericamente voluminosos en estrecha proximidad al grupo hidroxilo fenolico del mismo. En particular, los grupos de butilo terciarios generalmente se sustituyen en el anillo de benceno en al menos una de las ortoposiciones con respecto al grupo hidroxilo fenolico. La presencia de estos radicales sustituidos, estericamente voluminosos, en la proximidad del grupo hidroxilo sirve para retardar su frecuencia de estiramiento y correspondientemente, su reactividad; este impedimento esterico proporciona asf al compuesto fenolico sus propiedades estabilizantes. Los fenoles impedidos representativos incluyen:

1,3,5-trimetilo-2,4,6-tris (3-5-di-terc-butilo-4-hidroxibencilo) benceno; pentaeritritol tetraquis-3 (3,5 - di - terc - butilo - 4 - hidroxifenil) propionato;

N - octadecil - 3 (3,5 - di - terc - butilo - 4 - hidroxifenil) propionato;

4,4 '- metilenbis (4 - metilo - 6 - terc - butilfenol);

2.6 - di - terc - butilfenol;

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

2.3.6 - tris (4 - hidroxi - 3,5 - di - terc - butilo - fenoxi)- 1,3,5 - triazina;

Di - n - octadecil - 3,5 - di - terc - butilo - 4 - hidroxibencilfosfonato;

2-(n-octiltio) etil-3,5-di-terc-butilo-4-hidroxibenzoato; y

hexa - 3 (3,5 - di - tet - butilo - 4 - hidroxi - fenil) propionato de sorbitol.

[0031] Especialmente preferido como estabilizante es tetraquis-3 (3,5-di-terc-butilo-4-hidroxifenol) propionato de pentaeritritol.

[0032] El rendimiento de estos estabilizadores puede mejorarse adicionalmente utilizando, junto con ellos; (1) sinergistas

Tales como, por ejemplo, esteres y fosfitos de tiodipropionato; Y (2) agentes quelantes y desactivadores metalicos como, por ejemplo, acido etilendiamenotetraacetico, sales de los mismos y disalicilalpropilendiimina.

[0033] Se debe entender que otros aditivos auxiliares opcionales en cantidades de 0% a 3% se pueden incorporar en la composicion adhesiva de la presente invencion con el fin de modificar propiedades ffsicas particulares. Estos pueden incluir, por ejemplo, materiales tales como colorantes inertes, por ejemplo dioxido de titanio, cargas, agentes fluorescentes, tensioactivos, otros tipos de polfmeros. Las cargas tfpicas incluyen talco, carbonato calcico, sflice arcillosa, mica, wollastonita, feldespato, silicato de aluminio, alumina, alumina hidratada, microesferas de vidrio, microesferas ceramicas, microesferas termoplasticas, barita y harina de madera. Los tensioactivos son particularmente importantes en tejidos no tejidos higienicos desechables porque pueden reducir drasticamente la tension superficial, por ejemplo, del adhesivo aplicado a un nucleo de panal, permitiendo de este modo un transporte

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mas rapido y la subsiguiente absorcion de orina por el nucleo.

[0034] La composicion de adhesivo de fusion en caliente de la presente invencion puede formularse utilizando cualquiera de las tecnicas de mezcla conocidas en la tecnica. Un ejemplo representativo del procedimiento de mezclado de la tecnica anterior implica la colocacion de todos los componentes, excepto los polfmeros, en una caldera mezcladora con camisa equipada con un rotor, y despues elevando la temperature de la mezcla a un intervalo de 149°C (300°F) a 204°C (400°F) para fundir el contenido. Debe entenderse que la temperatura precisa a utilizar en esta etapa dependerfa de los puntos de fusion de los ingredientes particulares. Los polfmeros se introducen posteriormente en la caldera bajo agitacion y se permite que la mezcla continue hasta que se forme una mezcla consistente y uniforme. El contenido del hervidor se protege con gas inerte tal como dioxido de carbono o nitrogeno durante todo el proceso de mezclado.

CIZALLAMIENTO ESTATICO A 38°C (100°F)

[0035] Pruebas de cizallamiento estatico miden la capacidad del adhesivo para resistir una fuerza constante. Esta prueba imita la fuerza a la que se expone un adhesivo cuando una botella de plastico experimenta expansion debido a la presion creciente del lfquido carbonatado a medida que aumenta la temperatura.

[0036] Cinco laminas comerciales diferentes usadas comunmente en etiquetado de botellas se probaron en conjunto con tres formulaciones adhesivas. El ejemplo 1 es el adhesivo que contiene petrolato descrito en esta solicitud de patente. H4124A es un adhesivo termofusible sensible a la presion que se usa actualmente en aplicaciones de etiquetado de botellas de plastico. Esta disponible en Bostik, Inc. El adhesivo sensible a la presion es un estandar comercial, tfpicamente visto en aplicaciones de etiquetado de botellas de plastico. [0037] Las muestras se colocaron en un incubador de laboratorio ajustado a 38°C (100°F) y 50% de humedad relativa y se mantuvo durante 15 min. Las muestras se fijaron en su lugar con una distancia de 3 pulgadas por encima del centro del enlace. Un peso de 500 gramos se unio tres pulgadas por debajo del centro de la union. Los temporizadores se restablecieron a cero y se contaron hasta que el enlace fallo completamente. Cuando se presento un fallo, se observo un fallo cohesivo. Los datos representan 5 ensayos de cada sustrato de lamina. A continuacion se presentan los resultados de la prueba de esfuerzo estatico:

Tabla 1

Sustrato

Adhesivo Tiempo medio (min) Tiempo maximo (min)

Exxon Mobil 612/28 LLG

Ejemplo 1 316,7 332,3

AET B503/WTL II

Ejemplo 1 335,6 343,2

48 CTL/WTML (metalizado)

Ejemplo 1 339,7 345,2

75CTL/75CTL

Ejemplo 1 308,9 315,7

48CTL/WTL II

Ejemplo 1 335,1 367,6

Exxon Mobil 612/28 LLG

H4124A 54,3 58,4

AET B503/WTL II

H4124A 52,6 57,6

48 CTL/WTML (metalizado)

H4124A 50,2 53,1

75CTL/75CTL

H4124A 54,5 58,1

48CTL/WTL II

H4124A 51,9 55,5

Exxon Mobil 612/28 LLG

Competitivo 108,3 113,2

AET B503/WTL II

Competitivo 136,9 142,7

48 CTL/WTML (metalizado)

Competitivo 107,1 115,7

75CTL/75CTL

Competitivo 116,0 124,9

48CTL/WTL II

Competitivo 110,5 114,1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

[0038] Los datos anteriores indican que el adhesivo que contiene petrolato claramente supera los adhesivos sensibles a la presion tfpica en terminos de resistencia a la fluencia.

CIZALLA DINAMICA

[0039] El cizallamiento dinamico representa la capacidad del adhesivo de adherirse a un sustrato.

[0040] Se ensayaron cinco laminas comerciales diferentes junto con tres formulaciones adhesivas, y los resultados se muestran en la Tabla 2 a continuacion. El Ejemplo 1 de la Tabla 2 es el adhesivo que contiene petrolato descrito en esta solicitud de patente. H4124A es un adhesivo termofusible sensible a la presion que se usa actualmente en aplicaciones de etiquetado de botellas de plastico. Esta disponible en Bostik, Inc. El adhesivo sensible a la presion es un estandar comercial, tfpicamente visto en aplicaciones de etiquetado de botellas de plastico.

[0041] Las muestras se colocaron en un laboratorio ambiente controlado, equipado con un medidor de traccion Instron y se mantuvo durante 15 min. El laboratorio de ambiente controlado se ajusta a 22°C (72°F) y 50% de humedad relativa. Las muestras se sujetaron en el probador de traccion Instron con una distancia de 3 pulgadas por encima y por debajo del centro del enlace. Cada muestra se evaluo con una velocidad de cruce de una pulgada por minuto usando una celula de carga de 23 kg (50 libras). Los datos representan 5 ensayos de cada sustrato de lamina. A continuacion se presentan los resultados de las pruebas de cizallamiento dinamico:

Tabla 2

Sustrato

Adhesivo Carga media (N (1 bf)) Carga maxima (N (1 bf)) Modo de fallo

Exxon Mobil 612/28 LLG

Ejemplo 1 58.565 (13.166) 62.524 (14.056) Sustrato

AET B503/WTL II

Ejemplo 1 65.634 (14.755) 67.399 (15.152) Sustrato

48CTL/WTML (metalizado)

Ejemplo 1 61.208 (13.760) 63.912 (14.368) Sustrato

75CTL/75CTL

Ejemplo 1 58.463 13.143 63.258 (14.221) Cohesivo

48CTL/WTL II

Ejemplo 1 62.008 (13.940) 65.318 (14.684) Sustrato

Exxon Mobil 612/28 LLG

H4124A 45.274 (10.178) 46.119 (10.368) Cohesivo

AET B503/WTL II

H4124A 48.085 52.715 Cohesivo

(10.810) 11.851

48CTL/WTML (metalizado)

H4124A 47.445 (10.666) 55.500 (12.477) Cohesivo

75CTL/75CTL

H4124A 53.517 (12.031) 56.261 (12.648) Cohesivo

48CTL/WTL II

H4124A 44.714 (10.052) 46.431 (10.438) Cohesivo

Exxon Mobil 612/28 LLG

Competitivo 60.901 (13.691) 62.297 (14.005) Sustrato

AET B503/WTL II

Competitivo 65.687 (14.767) 69.606 15.648 Sustrato

48CTL/WTML (metalizado)

Competitivo 60.322 (13.561) 70.264 (15.796) Sustrato

75CTL/75CTL

Competitivo 65.856 (14.805) 67.773 (15.236) Cohesivo

48CTL/WTL II

Competitivo 63.374 (14.247) 66.737 (15.003) Sustrato

[0042] Estos datos indican que el adhesivo que contiene petrolato tiene al menos adhesion equivalente, y en algunos casos, mejorada a sustratos de lamina. Cuando se considera junto con los resultados de cizallamiento estatico, el adhesivo que contiene petrolato ofrece una adhesion equivalente con una mejor resistencia a la fluencia.

5 DESCRIPCION DE FORMAS DE REALIZACION PREFERIDAS

[0043] Los intervalos de porcentaje en peso de los componentes de la composicion adhesiva de esta invencion se detallan a continuacion:

10 [0044] Un adhesivo de fusion en caliente que comprende 1) 2% a 30% de un petrolato, 2) 1% a 30% de un

copolfmero de bloque estirenico, 3) 1% a 30% de un polfmero de poliolefina, 4) 20% a 50% de un agente de pegajosidad o mezcla de agentes de pegajosidad, 5) 0% a 25% de una cera, 6) 0% y 3% de un antioxidante o estabilizador, y 7) 0% a 3% de aditivos (pigmentos, materiales de carga).

15 [0045] Los siguientes ejemplos especfficos se dan para ilustrar adicionalmente la invencion, y se hace referencia a

los datos en la Tabla 3.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Tabla 3

Ejemplos adhesivos de etiqueta de botella

Materia prima

Ejemplo Comparativo Comparativo Comparativo 3 Comparativo

1 1 2 4

Yellow Protopet 2A

17 17 17

Sylvatac RE85

50,8 50,8 50,8 50,8 50,8

Vector 4411 A (SIS, 44% de estireno, 40

8,5 8,5 8,5 8,5

MI)

Kraton 1165 (SIS, 30%

8,5

de estireno, 8 MI)

Vector 4461 (SBS, 43% de estireno, 23

MI)

Escorene UL 8705 (28% VA, 800 MI)

14,4

Escorene AD2528 (28% VA, 2500 MI)

14,4 14,4 14,4 14,4

Epolene E-14E

8,5 8,5 8,5 8,5 8,5

150 MP cera de

17

parafina Nyplast 222B

17

Irganox 1010

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Total

100 100 100 100 100

Propiedades ffsicas

Temperatura de transicion vftrea

28°C 20,4°C

(reologfa)

Modulos a 25°C (G')

8,9 x 6,8 x 10A7 4,8 x 10A6

10A6

Temperatura de cruce

70°C 69°C 60°C

Propiedades Ffsicas

Punto de

83°C

reblandecimiento

(182°F)

Viscosidad a 300°F

0,5Pas

Viscosidad a 275°F

(500cP) 0,875Pas

Viscosidad a 250°F

(875cP) 1,45Pas 2,4Pas 3Pas 1,43Pas 2,175Pas

Viscosidad a 225°F

(1450cP) 2,7Pas (2400cP) (3.000cP) (1430cP) (2175cP)

(2700 cP)

[0046] Como se ha demostrado por los datos en la Tabla 3, el Ejemplo 1 cumple con todos los criterios requeridos por la presente invencion para funcionar como un adhesivo de la etiqueta y es la realizacion preferida. El ejemplo 1 tiene una viscosidad baja (menos de 2Pas (2000CP) a 121°C (250°F)), una temperature de reticulacion mayor que 62°C, un modulo de menos de 1,0x106Nm-2 (1,0x107 dinas/cm2), y contiene un copolfmero de bloques con un fndice de fusion (IF) de mas de 20 g/10 minutos.

[0047] El comparativo 1 tiene la misma formulacion que en el Ejemplo 1 excepto que contiene un copolfmero de bloque de SIS que tiene un fndice de fusion de menos de 20 g/10 minutos. Kraton 1165 tiene un fndice de fusion de 8g/10 minutos lo que resulta en una composicion que tiene su viscosidad demasiado alta (2,4Pas (2400cP)).

5

10

15

20

25

30

35

40

45

[0048] El comparative 2 tiene la misma formulacion que en el Ejemplo 1 excepto que contiene Escorene UL 8705, que es un acetato de vinilo que tiene un fndice de fusion de 800 g/10 minutos. Debido a indices de fusion mas altos se correlaciona con mayor viscosidad, el comparativo 2 tiene una viscosidad demasiado alta (3Pas (3000CP)).

[0049] El comparativo 3 tiene la misma formulacion que en el Ejemplo 1 excepto que contiene cera de parafina en lugar de petrolato. Esto resulta en la composicion que tiene un modulo demasiado alto (6,8x10sNm'2 (6,8x107 dinas/cm2 )). Como resultado, el comparativo 3 se establece demasiado rapido y tiene caracteristicas de adhesion pobres.

[0050] El comparativo 4 tiene la misma formulacion que en el Ejemplo 1 excepto que contiene aceite mineral en lugar de petrolato. Esto resulta en la composicion que tiene una temperatura de cruce demasiado baja (60°C) y una viscosidad demasiado alta (2,175Pas (2175cP)). Como resultado, el comparativo 4 es demasiado blando y se establece demasiado lentamente.

MATERIAS PRIMAS

[0051] Yellow Protopet 2A es una petrolato disponible de Sonneborn Refined Products con un punto de fusion (ASTM D- 127) del 54/60°C (130/140°F).

[0052] Sylvatac RE85 es un ester de glicerol de colofonia de aceite de resina con un punto de ablandamiento de anillo y bola (ASTM E-28) de 85°C. Esta disponible de Arizona Chemical Co.

[0053] Vector 4411A es un copolimero de bloque de estireno-isopreno-estireno lineal con un contenido de estireno de 44 por ciento. Tiene esencialmente ningun dibloque y un fndice de fluidez de fusion (IF) (ASTM 1238; 200°C/5 kg.) de 4 g/min (40dg/min). Esta disponible de Dexco Polimeros LLP.

[0054] Escorene AD 2528 es un copolimero de acetato de vinilo de etileno con 28 por ciento de acetato de vinilo y un fndice de fluidez (IF) (ASTM 1238; 200°C/5 kg) de 2500 disponible de ExxonMobil Chemical Co.

[0055] Epolene E-14E es un bajo peso molecular, de baja densidad, polietileno oxidado. Tiene un punto de ablandamiento de anillo y bola (ASTM E-28) de 104°C y una viscosidad Brookfield a 125°C de 0,375Pas (375cP).

[0056] Irganox 1010 es un antioxidante fenolico impedido disponible de BASF.

[0057] Nyplast 222B es un plastificante de aceite mineral, obtenido de Nanas EE.UU., Inc. Houston, TX.

[0058] Vector 4461 es un copolimero de bloque de estireno-butadieno-estireno con un contenido de estireno de 43 por ciento. Tiene esencialmente ningun dibloque y un fndice de fluidez (IF) (ASTM 1238; 200°C/5 kg.) de 2,3 g/min (23dg/min). Esta disponible de Dexco Polymers LLP.

[0059] Escorene AD UL 8705 es un copolimero de acetato de vinilo de etileno con 28 por ciento de acetato de vinilo y un fndice de fluidez (IF) (ASTM 1238; 200°C/5 kg) de 800 disponible de ExxonMobil Chemical Co.

[0060] Kraton 1165 es un copolimero de bloque de estireno-isopreno-estireno con un contenido de estireno de 30 por ciento. Tiene esencialmente ningun dibloque y un fndice de fluidez (IF) (ASTM 1238; 200°C/5 kg.) de 0,8 g/min (8DG/min).

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES

   10

   15

   20

   1. Una composicion de adhesivo de fusion en caliente, que comprende:

   2% a 30% de un petrolato;

   1% a 30% de un copolfmero de bloque estirenico;

   1% a 30% de un polfmero de poliolefina;

   20% a 50% de un agente de pegajosidad o mezcla de agentes de pegajosidad;

   0% a 25% de una cera;

   0% a 3% de un antioxidante o estabilizador; y

   0% a 3% de aditivos auxiliares.
2. 2. La composicion de la reivindicacion 1 en la que dicho copolfmero de bloque estirenico se selecciona del grupo que consiste en estireno-isopreno-estireno (SIS), estireno-butadieno-estireno (SBS), estireno- isopreno/butadieno-estireno (SIBS), y estireno-(etileno-butileno)-estireno (SEBS).
3. 3. La composicion de la reivindicacion 1 en el que dicho polfmero de poliolefina se selecciona del grupo que consiste en acetato de vinilo de etileno (EVA), copolfmeros de propileno/etileno, copolfmeros de etileno/alfa-olefina, copolfmeros de bloque de olefina, copolfmeros de acrilato de etileno n-butilo, y polietileno catalizado con metaloceno.
4. 4. La composicion de la reivindicacion 1 en la que dicha cera se selecciona del grupo que consiste en cera de parafina, cera microcristalina, y cera sintetica