ES2678052T3 - Adhesivos termofusibles que no manchan, que fallan cohesivamente - Google Patents

Abstract

Una composición adhesiva termofusible, que comprende una mezcla de los siguientes componentes: a) aproximadamente 10% a aproximadamente 50% en peso de un polímero principal que comprende un copolímero de bloques estirénicos con un bloque central hidrogenado; b) aproximadamente 2% a aproximadamente 30% en peso de un polímero de poliolefina secundario, teniendo dicho polímero secundario una densidad de aproximadamente 0,850 g/cm3 a aproximadamente 0,965 g/cm3, y un índice de fusión igual o mayor que 10 gramos/10 minutos a 190ºC; c) aproximadamente 10% a aproximadamente 70% en peso de un plastificante sólido o líquido; d) aproximadamente 0% a aproximadamente 30% en peso de una cera; e) aproximadamente 0% a aproximadamente 50% de una resina dotadora de pegajosidad que tiene un punto de ablandamiento de al menos aproximadamente 95ºC; f) aproximadamente 0,1% a aproximadamente 4% en peso de un estabilizante; g) aproximadamente 0% a aproximadamente 3% en peso de aditivos auxiliares; en donde los componentes totalizan 100% en peso de la composición, y la viscosidad de la composición es igual a o menor que aproximadamente 10.000 cP a 163ºC.

Description

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DESCRIPCION

Adhesivos termofusibles que no manchan, que fallan cohesivamente Campo de la invencion

Los adhesivos termofusibles se han usado para unir temporalmente superficies entre sf para diversas aplicaciones de sobres de correo durante muchos anos. Por ejemplo, se usan habitualmente para unir temporalmente una tarjeta de credito de plastico a una lamina de cartulina o papel. Tambien pueden usarse para unir temporalmente entre sf los bordes de un trozo de papel plegado mientras es transportado en el correo. Una vez que el consumidor recibe el artfculo, se espera que el artfculo plegado pueda ser abierto o la tarjeta de credito ser retirada sin rasgar los sustratos. Si los sustratos son porosos o celulosicos como el papel, el manchado del papel no es aceptable.

Antecedentes de la invencion

Historicamente, los adhesivos pegajosos mas facilmente retirables, que fallan adhesivamente de uno de los sustratos, se formulan con copolfmeros de bloques estirenicos que contienen bloques centrales hidrogenados, tales como copolfmeros de bloques de estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS) o estireno/etileno-propileno/estireno (SEPS). Estos tipos de formulaciones tienen una alta carga de aceite, para dar una liberacion facil, y son blandos, flexibles, y tienen caractensticas elastomericas. Estos adhesivos se usan para mantener en su lugar artfculos o anuncios en sobres de correo, y son muy adecuados para aplicaciones de superficies no porosas como tarjetas de plastico, pelfculas, laminas, etc. Sin embargo, estos tipos de formulaciones termofusibles no son adecuadas para sustratos porosos como el papel de los sobres de correo, debido al manchado con aceite. Esto es debido principalmente a la alta concentracion de aceite de la composicion adhesiva y/o la composicion de o tipo de papel usado. Ademas, estos tipos de adhesivos tienen un modulo mas alto, y estan disenados para fallar adhesivamente de uno de los sustratos. Sin embargo, con aplicaciones de papel de sobres de correo, si el adhesivo no se aplica apropiadamente, el mas alto modulo del adhesivo puede causar un rasgado del papel cuando se abre el sobre de correo.

Las patentes de EE.UU. 5.912.295 y 6.433.069, ambas cedidas a H.B. Fuller, describen adhesivos termofusibles sensibles a la presion de grado retirable usados en este tipo de aplicacion. Ambas estan dirigidas a adhesivos que fallan adhesivamente de uno de los sustratos. No hay mencion sobre preparar un producto que falle cohesivamente, y por el contrario afirman que los “adhesivos termofusibles sensibles a la presion retirables” estan disenados para permitir la separacion de los sustratos en cualquier momento despues de la aplicacion de un sustrato a otro sin fallo de los sustratos ni transferencia de adhesivo”. (col. 1. lmea 32 de la '295). No hay nada que sugiera el uso de un polfmero de poliolefina secundario que pueda usarse para hacer que ocurra un fallo cohesivo.

Las patentes de EE.UU. 5.741.840 y 6.172.156, ambas cedidas a H.B. Fuller, describen adhesivos termofusibles que fallan cohesivamente para el uso en aplicaciones de envasado de alimentos. En este caso, sin embargo, los sustratos usados son pelfculas de plastico de calibre grueso, usadas para envasar alimentos perecederos. El adhesivo esta unido fuertemente a los sustratos, y falla cohesivamente cuando se abre. Dado que el adhesivo es sensible a la presion, el envase puede ser abierto y vuelto a sellar repetidamente. No se hace mencion al manchado en ninguna de esas patentes, dado que las pelfculas usadas no absorbenan aceite, lo que podna causar un manchado. Los adhesivos termofusibles de la presente invencion tambien fallan cohesivamente, pero no manchan sustratos porosos y no son adhesivos sensibles a la presion. Esto requiere una estrategia de formulacion completamente diferente.

Existe una necesidad de un adhesivo termofusible no sensible a la presion que sirva para unir sustratos porosos entre sf sin manchar y que fallen cohesivamente cuando se abran, y eliminen de este modo el rasgado del sustrato.

Compendio de la invencion

La presente invencion se refiere a un adhesivo termofusible no sensible a la presion para uso en aplicaciones de sobres de correo que comprende un copolfmero de bloques estirenico (SBC) con un bloque central hidrogenado como polfmero principal en la composicion. El adhesivo contiene aproximadamente 10% a aproximadamente 50% en peso del SBC, aproximadamente 2% a aproximadamente 30% en peso de un polfmero de poliolefina como polfmero secundario en la composicion, aproximadamente 10% a aproximadamente 70% en peso de un plastificante adecuado, aproximadamente 0% a aproximadamente 30% en peso de una cera, aproximadamente 0% a aproximadamente 50% en peso de una o mas resinas dotadoras de pegajosidad, aproximadamente 0,1% a aproximadamente 4% en peso de un estabilizante, y aproximadamente 0% a aproximadamente 3% en peso de aditivos auxiliares, para que la viscosidad de la composicion sea igual a o menor que aproximadamente 10.000 centipoises (cP) a 163°C. La formulacion equilibra la fuerza cohesiva y adhesiva requerida para asegurar que el adhesivo falle cohesivamente para impedir el rasgado del papel. Ademas, la presencia de un polfmero poliolefrnico secundario permite la absorcion de aceite adicional en el polfmero, impidiendo asf que el aceite manche los sustratos o superficies a 25°C (77°F) hasta 71°C (160°F) sin aumentar significativamente la viscosidad.

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Descripcion detallada de la invencion

Una amplia variedad de copoUmeros de bloques estirenicos (SBC) son utiles como poUmero principal en la presente invencion, y estan presentes en una cantidad de aproximadamente 10% a aproximadamente 50% en peso, preferiblemente aproximadamente 15% a aproximadamente 40% en peso, y lo mas preferiblemente aproximadamente 20% a aproximadamente 30% en peso, en la composicion. Estos polfmeros SBC incluyen estructuras de tribloques A-B-A, estructuras de dibloques A-B, estructuras de copolfmeros de bloques radiales (A- B)n, asf como versiones ramificadas e injertadas de tales, en donde el bloque terminal A es un bloque polimerico no elastomerico, tfpicamente poliestireno, y el bloque B es un dieno conjugado insaturado o una version hidrogenada del mismo. En general, el bloque B es tfpicamente isopreno, butadieno, etileno/butileno (butadieno hidrogenado), etileno/propileno (isopreno hidrogenado), etileno-etileno/propileno (isopreno/butadieno hidrogenado) y mezclas de los mismos.

Hay muchos tipos diferentes de copolfmeros de bloques estirenicos disponibles hoy en dfa en el mercado. Estan disponibles en varios tipos qrnmicos y tipos de estructuras diferentes. Los ejemplos de los copolfmeros de bloques estirenicos (SBC) que pueden usarse en la composicion de la presente invencion incluyen estireno-butadieno (SB), 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).

Para los fines de la presente invencion, se prefiere que los bloques terminales de estireno del copolfmero comprendan aproximadamente 10% a aproximadamente 40% en peso del copolfmero, los bloques centrales del copolfmero de bloques estirenico esten hidrogenados, y el copolfmero tenga un mdice de fusion menor que aproximadamente 30 gramos/10 minutos. Los polfmeros SBC preferidos son por tanto 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). Son polfmeros particularmente preferidos los grados SEBS y SEEPS.

Los copolfmeros de bloques estirenicos disponibles en el mercado utiles en la presente composicion incluyen los copolfmeros de bloques de la serie Kraton G, disponibles en Shell Chemical Company (Houston, Tex.), y los grados Septon 2000, 4000, 8000 de copolfmeros de bloques disponibles en Kuraray Co. Ltd. Dentro de la gama de los polfmeros SEBS, se ha encontrado que aquellos con aproximadamente 30% de estireno tienen una buena compatibilidad en la presente composicion. Se prefiere particularmente el Kraton G1652M, que fabrica Kraton Performance Polymers. Este polfmero tiene un contenido de estireno de 29%, un fndice de Fusion (ASTM D1238, 5 kg. 230°C) de 5 gramos/10 minutos, y un contenido de dibloques de 0 por ciento. Otros grados que son adecuados incluyen Kraton G1650, Kraton G1643 y Kraton G1657.

La composicion adhesiva de la invencion comprende un copolfmero de bloques estirenico (SBC), preferiblemente con bloques centrales hidrogenados, tales como etileno/butileno, etileno/propileno, etileno-etileno/propileno, y mezclas de los mismos como polfmero principal. Estos copolfmeros de bloques tienen generalmente un peso molecular muy alto, lo que permite una carga de aceite mas alta en la formulacion. Esto permite propiedades blandas, flexibles y elastomericas, que se requieren para la aplicacion de sobres de correo de papel para impedir el rasgado de las fibras. El peso molecular de un copolfmero de bloques esta relacionado con su viscosidad en disolucion a 25°C (77°F) para un tanto por ciento en peso dado (normalmente 25%, 20% o 10% en peso) de la concentracion de polfmero puro en un disolvente, normalmente tolueno. La viscosidad en disolucion depende del peso molecular del copolfmero de bloques. La viscosidad en disolucion (25% en tolueno) de los copolfmeros de bloques estirenicos que son utiles en la invencion vana de aproximadamente 100 cP a aproximadamente 50.000 cP a 25°C (77°F). Mas preferiblemente, la viscosidad en disolucion a 25°C (25% en tolueno) es de aproximadamente 200 cP a aproximadamente 10.000 cP.

La composicion adhesiva de la invencion tambien comprende al menos un polfmero de poliolefina como polfmero secundario en una cantidad de aproximadamente 2% a aproximadamente 30% en peso, preferiblemente aproximadamente 5% a aproximadamente 20% en peso, y lo mas preferiblemente aproximadamente 5% a aproximadamente 15% en peso. Puede usarse un unico polfmero de poliolefina secundario, o bien pueden incorporarse mezclas de dos o mas polfmeros de poliolefina secundarios en la composicion adhesiva, dependiendo de la formulacion deseada. El polfmero secundario es un polfmero de poliolefina que es diferente de los otros componentes de la presente composicion adhesiva, es decir, diferente del polfmero SBC, el plastificante, la cera, la resina dotadora de pegajosidad, el estabilizante y cualquier aditivo auxiliar que pueda usarse en la composicion adhesiva. Por regla general, un polfmero de poliolefina util como polfmero secundario de la presente composicion tendra una viscosidad a 190°C mayor que 1.000 centipoises (cP), lo que le distingue por tanto de otras poliolefinas de bajo peso molecular, tales como una cera de poliolefina que tiene tfpicamente una viscosidad a 190°C menor que 500 cP. Estos polfmeros secundarios pueden estar compuestos de un homopolfmero, un copolfmero, un terpolfmero, o mezclas de homopolfmeros, copolfmeros o terpolfmeros. Hay diversos tipos de polfmeros de poliolefina que se prefieren particularmente como polfmero secundario en la invencion, por ejemplo, poli-alfa-olefinas amorfas (APAO), copolfmeros de bloques olefmicos (OBC), que son copolfmeros de etileno y octeno, y poliolefinas catalizadas por metaloceno que comprenden interpolfmeros de etileno/alfa-olefina o propileno/alfa-olefina lineales homogeneos. El

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interpoUmero comprende etileno o propileno y al menos una alfa-olefina C2-C20. El termino “interpoUmero” se emplea en la presente memoria para indicar un copolfmero, o un terpolfmero, o un polfmero de orden mas alto, como se describe en la patente de EE.UU. 6.582.829, cuya descripcion se incorpora espedficamente en la presente memoria por referencia.

La densidad de los polfmeros de poliolefina secundarios que son utiles en la invencion vana de aproximadamente 0,850 g/cm3 a aproximadamente 0,965 g/cm3 Para equilibrar el modulo o la flexibilidad y compatibilidad de la composicion adhesiva, la densidad preferida es de aproximadamente 0,850 g/cm3 a aproximadamente 0,920 g/cm3, mas preferiblemente de aproximadamente 0,855 g/cm3 a aproximadamente 0,910 g/cm3, y lo mas preferiblemente de aproximadamente 0,860 g/cm3 a aproximadamente 0,890 g/cm3. El mdice de fusion del polfmero de poliolefina secundario es preferiblemente mayor que aproximadamente 10 gramos/10 minutos a 190°C/2,16 kg usando ASTM D-1238. Mas preferiblemente, el mdice de fusion del polfmero de poliolefina secundario es mayor que aproximadamente 30 gramos/10 minutos, y lo mas preferiblemente mayor que aproximadamente 100 gramos/10 minutos.

Como se apunto anteriormente, la composicion adhesiva de la presente invencion puede comprender un polfmero de poliolefina, o mezcla de polfmeros de poliolefina, que es un copolfmero basado en etileno y un comonomero de alfa-olefina C3 a C20, o propileno y un comonomero de alfa-olefina C2 a C20, obtenido por polimerizacion catalizada por metaloceno, como polfmero de poliolefina secundario. El polfmero de poliolefina catalizado por metaloceno tiene la funcion de proporcionar la fuerza cohesiva de la formulacion. Hace esto proporcionando un modulo de almacenamiento (G') sustancialmente lineal en todo el intervalo de temperaturas de servicio de 0°C a 80°C. Los polfmeros de poliolefina de tecnologfa catalttica de metaloceno utiles en la presente invencion son polfmeros elastomericos dentro de un grupo mas grande de olefinas. Las olefinas son hidrocarburos insaturados, y los monomeros mas tfpicos usados en las poliolefinas son etileno y alfa-olefinas que contienen hasta veinte atomos de carbono. Los co-monomeros de olefina principales incluyen etileno, propileno, butano-1, 4-metilpenteno, hexano, octano, y combinaciones de los mismos. Sin embargo, para los fines de la presente invencion, el comonomero de alfa-olefina contiene preferiblemente 3 a 12 atomos de carbono, mas preferiblemente contiene 4 a 10 atomos de carbono, y lo mas preferiblemente contiene 4 a 8 atomos de carbono. Mas particularmente, el comonomero de alfa- olefina puede seleccionarse de 1-buteno, 1-penteno, 3-metil-1-buteno, 3-metil-1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-1- penteno, 1-dodeceno, 3-metil-1-hexeno, 1-octeno y 1-deceno. Se prefiere particularmente 1-buteno o 1-octeno copolimerizados con etileno.

Las poliolefinas incluyen polfmeros de etileno, tales como polietileno, o polfmeros de propileno, tales como polipropileno de alta y baja densidad, y combinaciones de los mismos, que incluyen combinaciones con otros co- monomeros de alfa-olefina C2-C20. Las poliolefinas elastomericas contienen tfpicamente etileno y propileno, junto con unidades comonomericas olefmicas C2-C10. Algunos polfmeros de poliolefina particularmente preferidos son copolfmeros de etileno con al menos otro monomero oiefmico, denominados “basados en etileno” porque el monomero predominante en peso es etileno, tales como copolfmeros de etileno-propileno y copolfmeros de etileno- octeno, o copolfmeros de propileno y al menos otro monomero olefmico, denominados “basados en propileno” porque el monomero predominante en peso es propileno, tales como copolfmeros de propileno-etileno. Como se apunto anteriormente, puede usarse en la presente composicion una mezcla de uno o mas copolfmeros basados en etileno, o una mezcla de uno o mas copolfmeros basados en propileno, o una mezcla de uno o mas copolfmeros basados en etileno con uno o mas copolfmeros basados en propileno. El contenido de co-monomero de alfa-olefina en el copolfmero basado en etileno es al menos 20% en peso y en el intervalo de 20% a 50% en peso, preferiblemente de 25% a 50% en peso, mas preferiblemente de 30% a 50% en peso. El contenido de co-monomero de alfa-olefina en el copolfmero basado en propileno es al menos 5% en peso, preferiblemente 5% a 30% en peso, y lo mas preferiblemente 5% a 20% en peso. El copolfmero preferido es un copolfmero de propileno-etileno. Aunque puede usarse cualquier polfmero que caiga en el intervalo de propiedades descritas anteriormente en la presente memoria, los polfmeros de poliolefina preferidos utiles en esta invencion estan disponibles en Dow Chemical Co. bajo la designacion de nombre comercial Affinity (copolfmeros de etileno-octeno catalizados por metaloceno), o Versify (copolfmeros basados en propileno catalizados por metaloceno), o en ExxonMobil Chemical Co. bajo la designacion de nombre comercial Vistamaxx (copolfmeros de propileno-etileno catalizados por metaloceno), o en Total Petrochemical bajo la designacion comercial EOD, por ejemplo EOD-02-15 (que es un copolfmero de polipropileno catalizado por metaloceno), o en Westlake Chemical Company bajo la designacion comercial Epolene C-10 (que es un polfmero de polietileno altamente ramificado), entre otros. Como se apunto, aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 30% en peso, preferiblemente aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 20% en peso, y lo mas preferiblemente aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 15% en peso del polfmero de poliolefina catalizado por metaloceno, puede incorporarse en la presente composicion adhesiva.

Tambien puede emplearse como polfmero olefmico secundario un elastomero de poliolefina catalizado por metaloceno funcionalizado. El termino “funcionalizado” se refiere a polfmeros que estan modificados qmmicamente para contener un grupo funcional tal como epoxi, silano, sulfonato, amida, y particularmente anhfdrido, en la cadena principal del polfmero. Se prefiere particularmente un elastomero de poliolefina catalizado por metaloceno injertado con funcionalidad anhfdrido maleico (MAH). Un ejemplo de estos polfmeros de metaloceno injertados con MAH incluye Affinity® GA1000R, de Dow Chemical Company. Este polfmero tiene una densidad de 0,878 gramos/cm3, un punto de fusion por DSC de 68°C y una Temperatura de Transicion Vftrea de -58°C por DSC. La Viscosidad Brookfield a 177°C es 13.000 centipoises (cP), y el fndice de Fusion (ASTM 1238 con 190°C, 2,16 kg de peso) es

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aproximadamente 660 gramos/10 minutes.

El componente APAO util como poKmero de olefina secundario en la presente invencion comprende varias categonas diferentes de homopoKmeros de propileno o etileno atacticos, de bajo peso molecular, de baja viscosidad en estado fundido, y sustancialmente amorfos, o copoKmeros de propileno o etileno con un co-monomero de alfa- olefina. Tambien puede usarse una mezcla de uno o mas polfmeros APAO en la presente composicion. La expresion “sustancialmente amorfos” se define en la presente memoria como que tienen un grado de cristalinidad menor que 30%, determinado por calorimetna de barrido diferencial (DSC) frente a un patron de polipropileno altamente cristalino. Estos polfmeros APAO preferidos pueden ser homopolfmeros de propileno o bien copolfmeros de propileno con uno o mas co-monomeros de a-olefina, tales como, por ejemplo, etileno, buteno-1, hexeno-1 y octeno- 1. El peso molecular medio ponderal de los polfmeros APAO en el alcance de la presente invencion esta en el intervalo de aproximadamente 4.000 a aproximadamente 150.000 g/mol, preferiblemente de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 100.000 g/mol. Los polfmeros APAO tienen ventajosamente un punto de ablandamiento entre aproximadamente 80 y 170°C y una temperatura de transicion vttrea de aproximadamente -5 a -40°C. Aunque puede usarse cualquier polfmero APAO que caiga en el intervalo de propiedades ffsicas descritas anteriormente en la presente memoria, el APAO mas preferido se selecciona del grupo que consiste en homopolfmero de propileno, copolfmero de propileno-etileno, copolfmero de propileno-buteno-1 y terpolfmero de propileno-etileno-buteno-1. Los polfmeros APAO de los tipos descritos anteriormente en la presente memoria estan disponibles en el mercado en Eastman Chemical Company, Kingsport, TN, bajo la designacion de nombre comercial Eastoflex, o en Huntsman Corporation, Houston, TX, bajo la designacion de nombre comercial Rextac, o en Degussa Corporation, Passipanny, NJ, bajo la designacion de nombre comercial Vestoplast. Como se apunto, puede mezclarse aproximadamente 2% a aproximadamente 30% en peso de APAO en la composicion adhesiva, preferiblemente aproximadamente 5% a aproximadamente 20% en peso, y lo mas preferiblemente aproximadamente 5% a aproximadamente 15% en peso.

Como se apunto anteriormente, el componente polimerico olefrnico secundario usado en la presente formula adhesiva termofusible segun la presente invencion puede ser tambien un copolfmero de bloques olefrnicos (OBC). Un “copolfmero de bloques olefrnicos” o OBC es un desarrollo mas reciente en el area de las poliolefinas. Esta es una clase completamente nueva de polfmeros de poliolefina producidos usando una tecnologfa de catalisis por transporte de cadenas que produce una estructura de bloques lineal de los monomeros en vez de un polfmero aleatorio producido por tecnologfa Ziegler-Natta o de metaloceno tradicional. En este momento, son fabricados por Dow Chemical bajo el nombre comercial de Infuse®. Los OBCs consisten en bloques de etileno-octeno cristalizables (duros) con un contenido de co-monomero muy bajo y un punto de fusion alto, alternando con bloques de etileno- octeno amorfos (blandos) con un contenido de co-monomero alto y una temperatura de transicion vftrea baja. Esto da al polfmero una resistencia a temperaturas elevadas y una elasticidad mucho mejores en comparacion con un polfmero aleatorio de metaloceno tfpico de densidad similar. Estos polfmeros se describen en la solicitud de patente internacional WO 2006/101966 y otras cedidas a Dow Chemical Co.

Los copolfmeros de bloques olefrnicos no deben ser considerados poli-alfa-olefinas amorfas, porque la arquitectura del polfmero es completamente diferente (es decir, de bloques frente a aleatoria) y se produce espedficamente para que tenga regiones cristalinas. Ademas, los OBCs son significativamente mas estrechos en polidispersidad que otras olefinas usadas tradicionalmente, por ejemplo APAOs, lo que afecta a sus perfiles de fusion medidos por DSC (Calorimetna de Barrido Diferencial). Son estas diferencias estructurales, en combinacion con la estrecha polidispersidad de los OBCs, lo que proporciona un adhesivo termofusible con pegajosidad en caliente, adhesion y flexibilidad a temperaturas fnas mejoradas, sin afectar a sus resistencia global a alta temperatura.

El copolfmero OBC puede incorporarse en la composicion en cantidades de aproximadamente 5% a aproximadamente 30% en peso, preferiblemente de aproximadamente 5% a aproximadamente 20% en peso, y lo mas preferiblemente de aproximadamente 5% a aproximadamente 15% en peso. Los copolfmeros de bloques olefrnicos (OBC) son poliolefinas con bloques alternantes de segmentos duros (altamente ngidos) y blandos (altamente elastomericos). La estructura de bloques de los OBCs ofrece un equilibrio de rendimiento de flexibilidad y rociabilidad ventajoso en comparacion con copolfmeros poliolefrnicos aleatorios. Los copolfmeros OBC estan disponibles en el mercado en Dow Chemical Company bajo el nombre comercial “Infuse®” en diferentes grados, que son distinguibles principalmente en base a su densidad y % en peso de cristalinidad como sigue:

Grado de OBC

Densidad (g/cm3) indice de fusion (MI)

Infuse 9817

0,877 15

Infuse 9807

0,866 15

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Los OBCs se conocen bien en la tecnica. Pueden encontrarse detalles de su smtesis y propiedades ffsicas en, por ejemplo, las solicitudes de patente internacional WO 2006/101966, WO 2006/102016, WO 2006/102150, Wo 2009/029476 y la patente de EE.UU. 7.524.911, cuyas descripciones se incorporan espedficamente en la presente memoria por referencia. Como se conoce en la tecnica, la densidad de los oBc esta relacionada directamente con su cristalinidad, es decir, cuanto mas alta es la densidad, mas alto es el tanto por ciento de cristalinidad. Los OBCs utiles en la presente composicion adhesiva termofusible tienen densidades que vanan de 0,860 g/cm3 a 0,900 g/cm3 y un mdice de fusion de aproximadamente 10 g/10 minutos a aproximadamente 1.000 g/10 min, preferiblemente aproximadamente 30 g/10 minutos a aproximadamente 1.000 g/10 minutos, y lo mas preferiblemente aproximadamente 100 g/10 minutos a aproximadamente 1.000 g/10 minutos, medido segun ASTM D1238 a 190°C con un peso de 2,16 kg.

Tambien pueden usarse mezclas de dos o mas polfmeros OBC. Por ejemplo, puede emplearse una mezcla de un primer polfmero OBC y un segundo polfmero OBC que es diferente al primer polfmero OBC.

Es necesario para la presente invencion un plastificante, que es tfpicamente lfquido, pero tambien puede ser un solido a temperatura ambiente, y esta presente en una cantidad de aproximadamente 10% a aproximadamente 70% en peso, preferiblemente aproximadamente 30% a aproximadamente 70% en peso, mas preferiblemente aproximadamente 50% a aproximadamente 70% en peso, y lo mas preferiblemente aproximadamente 60% a aproximadamente 70% en peso, en la composicion. Los plastificantes proporcionan fluidez al adhesivo y disminuyen la viscosidad, los valores de pelado, las temperaturas de transicion vftrea y la fuerza cohesiva. Los plastificantes utiles en la presente memoria pueden incluir aceites hidrocarbonados minerales y basados en petroleo. Los aceites usados son principalmente aceites hidrocarbonados que son de contenido aromatico bajo y son de caracter parafrnico o naftenico. Esta invencion tambien contempla el uso de aceites vegetales y sus derivados, y lfquidos plastificantes similares.

Un plastificante adecuado puede seleccionarse del grupo que incluye los aceites plastificantes normales, tales como aceite mineral, pero tambien oligomeros olefmicos y polfmeros de bajo peso molecular, asf como aceites vegetales y animales y derivados de tales aceites. Los aceites derivados del petroleo que pueden emplearse son materiales de ebullicion relativamente alta, que contienen solo una proporcion menor de hidrocarburos aromaticos. A este respecto, los hidrocarburos aromaticos deben ser preferiblemente menos que 30% y mas particularmente menos que 15% del aceite, medido 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, polibutadienos hidrogenados o similares que tienen un peso molecular medio entre aproximadamente 350 y aproximadamente 10.000. Los aceites vegetales y animales adecuados incluyen esteres de glicerol de los acidos grasos normales y productos de polimerizacion de los mismos. Pueden encontrarse otros plastificantes utiles en las familias de esteres de dibenzoato, fosfato, ftalato convencionales, asf como esteres de mono- o poliglicoles. Los ejemplos de tales plastificantes incluyen, pero no se limitan a, dibenzoato de dipropilenglicol, tetrabenzoato de pentaeritritol, fosfato de 2-etilhexildifenilo, di-2-etilhexoato de polietilenglicol 400; ftalato de butilbencilo, ftalato de dibutilo y ftalato de dioctilo. Los plastificantes preferidos que encuentran utilidad en la presente invencion son aceite mineral y polibutenos lfquidos que tienen un peso molecular medio menor que 5.000.

El plastificante lfquido sirve al proposito de reducir la viscosidad en estado fundido de la composicion termofusible para facilitar la aplicacion, reducir la fuerza cohesiva, y tambien plastificar el copolfmero de bloques, lo que puede aumentar la pegajosidad y flexibilidad de la composicion adhesiva. Los ejemplos de plastificantes utiles incluyen Calsol 5550, un aceite naftenico basado en petroleo disponible en Calumet Lubricants Co., y Kaydol White Mineral Oil, un aceite mineral parafrnico disponible en Sonneborn, Inc.

Las resinas usadas para preparar adhesivos termofusibles basados en SBC caen en dos categonas: modificadoras de bloques terminales y modificadoras de bloques centrales. Una resina modificadora de bloques terminales es generalmente una con suficiente caracter aromatico para que solo se asocie con los dominios de bloques terminales estirenicos. Si la resina tiene un punto de ablandamiento mas alto que el estireno, tiende a reforzar el bloque terminal de estireno y proporcionar una resistencia a la temperatura mas alta al adhesivo termofusible, a costa de una temperatura de aplicacion y una viscosidad mas altas. Estas resinas se asocian solo con la fase de bloques terminales del adhesivo, y por lo tanto no contribuyen generalmente a la pegajosidad y adhesion del sistema. Las resinas modificadoras del bloque central son agentes de pegajosidad que se asocian solo con el bloque elastico o bloque central, y contribuyen a la pegajosidad y adhesion del sistema. Es posible tambien formular usando un agente de pegajosidad con compatibilidad tanto con los bloques terminales como los bloques centrales. Estos materiales son utiles en equilibrar las propiedades del sistema.

La seleccion de un agente de pegajosidad para un copolfmero de bloques depende generalmente de la composicion del bloque central. Los copolfmeros de bloques de estireno-isopreno-estireno son los mas facilmente dotados de pegajosidad, y son muy compatibles con una amplia variedad de resinas, que incluyen resinas alifaticas tales como agentes de pegajosidad C5 lineales, C5 hidrogenados y Cg hidrogenados. Tambien son compatibles con resinas C5 y Cg parcialmente hidrogenadas, resinas Cs^ mixtas, etc. Los copolfmeros de bloques de estireno-etileno-butileno- estireno (SEBS) tienen bloques centrales totalmente saturados, lo que proporciona una estabilidad termica y de color muy buena, pero son mas diffciles de dotar de pegajosidad porque los polfmeros en sf tienen un modulo mas alto con el que empezar. Los copolfmeros de bloques SEBS son compatibles con muchas de las mismas resinas

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enumeradas anteriormente.

Las resinas dotadoras de pegajosidad o agentes de pegajosidad que se usan en los adhesivos termofusibles de la presente invencion son las que extienden las propiedades adhesivas y mejoran la adhesion espedfica. Como se emplea en la presente memoria, la expresion “resina dotadora de pegajosidad” incluye:

(a) resinas de hidrocarburos de petroleo alifaticas y cicloalifaticas que tienen puntos de ablandamiento de Anillo y Bola de 10°C a 160°C, determinados por el metodo ASTM E28-58t, resultando estas ultimas resinas de la polimerizacion de monomeros que consisten principalmente en olefinas y diolefinas alifaticas y/o cicloalifaticas; tambien se incluyen las resinas de hidrocarburos de petroleo alifaticas y cicloalifaticas hidrogenadas; son ejemplos de tales resinas disponibles en el mercado basadas en una fraccion olefrnica C5 de este tipo la resina dotadora de pegajosidad Piccotac 95, comercializada por Eastman Chemical Company, y Escorez 1310LC, comercializada por ExxonMobil Chemical Company;

(b) Resinas de hidrocarburos de petroleo aromaticas y los derivados hidrogenados de las mismas;

(c) Resinas de hidrocarburos derivados del petroleo alifaticas/aromaticas y los derivados hidrogenados o funcionalizados con acido de las mismas;

(d) Resinas cicloalifaticas modificadas con aromaticos y los derivados hidrogenados de las mismas;

(e) Resinas de politerpeno que tienen un punto de ablandamiento de aproximadamente 10°C a aproximadamente 140°C, resultando generalmente estas ultimas resinas de politerpeno de la polimerizacion de hidrocarburos terpenicos, 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, p.ej. estireno/terpeno, a-metilestireno/terpeno y viniltolueno/terpeno;

(g) rosina natural y modificada, tales como, rosina de goma, rosina de madera, rosina de talloil, rosina destilada, rosina hidrogenada, rosina dimerizada y rosina polimerizada;

(h) esteres de glicerol y pentaeritritol de rosina natural y modificada, tales como, por ejemplo, el ester de glicerol de rosina de madera de pale, el ester de glicerol de rosina hidrogenada, el ester de glicerol de rosina polimerizada, el ester de pentaeritritol de rosina hidrogenada, el ester de pentaeritritol de rosina de talloil, y el ester de pentaeritritol modificado con fenolicos de rosina; y

(i) resinas de terpeno modificadas con fenolicos tales como, por ejemplo, el producto de resina que resulta de la condensacion en un medio acido de un terpeno y un fenol.

Pueden requerirse mezclas de dos o mas de las resinas dotadoras de pegajosidad descritas anteriormente para algunas formulaciones. Las resinas dotadoras de pegajosidad que son utiles para la presente invencion pueden incluir quizas resinas dotadoras de pegajosidad polares, sin embargo, la eleccion de las resinas dotadoras de pegajosidad polares disponibles esta limitada, en vista del hecho de que muchas de las resinas polares parecen compatibles solo parcialmente con copolfmeros de polipropileno catalizados por metaloceno y polfmeros APAO.

Los agentes de pegajosidad preferidos para esta invencion son resinas C5, resinas C5/C9 mixtas y resinas C5, Cg y C5/C9 parcialmente o totalmente hidrogenadas que tienen puntos de ablandamiento de al menos aproximadamente 95°C, pero preferiblemente menos que aproximadamente 140°C, mas preferiblemente menos que aproximadamente 115°C, y lo mas preferiblemente menos que aproximadamente 110°C. Estas resinas se usan de aproximadamente 0% a aproximadamente 50% en peso de la composicion, mas preferiblemente de aproximadamente 0% a aproximadamente 40% en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 0% a aproximadamente 30% en peso de la composicion.

Como se apunto anteriormente, las resinas dotadoras de pegajosidad que son utiles dentro del alcance de la presente invencion pueden seleccionarse de cualquiera de los tipos no polares, que estan disponibles en el mercado. Las resinas mas preferidas son resinas de hidrocarburos de petroleo alifaticas, cuyos ejemplos estan basados en olefinas C5 tales como Piccotac 9095 (antiguamente Hercotac 1148), disponible en Eastman Chemical Company, Kingsport, TN. Son muy preferidos productos no polares que estan basados en DCDP hidrogenado o derivados modificados aromaticamente de los mismos, con puntos de ablandamiento por encima de 70°C. Son ejemplos de tales resinas Escorez 5400 y Escorez 5600, comercializados por ExxonMobil Chemical Company.

Pueden usarse ceras para reducir la viscosidad en estado fundido de la composicion adhesiva termofusible. Aunque pueden usarse en la composicion de la presente invencion cantidades que vanan de aproximadamente 0% a 30% en peso, las cantidades preferidas estan entre aproximadamente 5% y aproximadamente 20% en peso. Estas ceras tambien pueden afectar al tiempo de endurecimiento y al punto de ablandamiento del adhesivo. Entre las ceras utiles estan:

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1. cera de polietileno de bajo peso molecular, esto es, de peso molecular medio numerico (Mn) igual a 5003.000, que tiene un valor de dureza, determinado por el metodo ASTM D-1321, de aproximadamente 0,1 a 120, y que tiene un punto de ablandamiento por ASTM E-28 igual a o menor que aproximadamente 100°C;

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

3. ceras sinteticas preparadas polimerizando monoxido de carbono e hidrogeno, tales como cera de Fischer-Tropsch; y

4. ceras de poliolefina. Como se emplea en la presente memoria, el termino “cera de poliolefina” se refiere a las entidades de bajo peso molecular polimericas o de cadena larga comprendidas de unidades monomericas olefrnicas. Este tipo de material esta disponible en Honeywell Performance Additives. Un ejemplo es AC-6, que es una cera de homopolfmero de polietileno con un Punto de Cafda Mettler (ASTM D- 3954) de 106°C, una densidad de 0,92 g/cm3, y una viscosidad Brookfield de 375 cP a l40°C. Los materiales que se prefieren para el uso en la composicion de la presente invencion tienen un punto de ablandamiento de Anillo y Bola (ASTM E28) de aproximadamente 100°C a aproximadamente 170°C. Como debe entenderse, cada uno de estos diluyentes de cera es un solido a temperatura ambiente.

Otras sustancias que incluyen grasas y aceites hidrogenados animales, de pescado y vegetales tales como sebo hidrogenado, manteca de cerdo, aceite de soja, aceite de semilla de algodon, aceite de ricino, aceite de lacha, aceite de fugado de bacalao y similares, y que son solidas a la temperatura ambiente en virtud de que estan hidrogenadas, tambien se ha encontrado que son utiles con respecto a funcionar como un equivalente a un diluyente de cera. Estos materiales hidrogenados se denominan a menudo en la industria de los adhesivos “ceras animales o vegetales”.

La presente invencion puede incluir un estabilizante en una cantidad de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 4% en peso. Preferiblemente se incorpora de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 3% de un estabilizante en la composicion. Los estabilizantes que son utiles en las composiciones adhesivas termofusibles de la presente invencion se incorporan para ayudar a proteger los polfmeros apuntados anteriormente, y de este modo el sistema adhesivo total, de los efectos de degradacion termica y oxidativa que se producen normalmente durante la fabricacion y aplicacion del adhesivo, asf como en la exposicion habitual del producto final al entorno ambiental. Entre los estabilizantes aplicables estan fenoles impedidos de alto peso molecular y fenoles multifuncion, 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 contienen tambien radicales estericamente voluminosos en estrecha proximidad al grupo hidroxilo fenolico de los mismos. En particular, estan sustituidos generalmente grupos butilo terciario sobre el anillo de benceno en al menos una de las posiciones orto en relacion al grupo hidroxilo fenolico. La presencia de estos radicales sustituidos estericamente voluminosos en la vecindad del grupo hidroxilo sirve para retardar su frecuencia de estiramiento y, correspondientemente, su reactividad; proporcionando asf este impedimento esterico al compuesto fenolico sus propiedades estabilizantes. Los 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'-metilenbis(4-metil-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-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.

Se prefiere especialmente como estabilizante el tetrakis-3(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenol)propionato de pentaeritritol.

El rendimiento de estos estabilizantes puede ser potenciado adicionalmente utilizando, conjuntamente con los mismos; (1) sinergistas tales como, por ejemplo, esteres y fosfitos de tiodipropionato; y (2) agentes quelantes y desactivadores de metales como, por ejemplo, acido etilendiaminotetraacetico, sales del mismo, y

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disalicilalpropilendiimina.

Debe entenderse que pueden incorporarse otros aditivos auxiliares opcionales en cantidades de 0% a 3% en la composicion adhesiva de la presente invencion, a fin de modificar propiedades ffsicas particulares. Estos pueden incluir, por ejemplo, materiales tales como colorantes inertes, p.ej. dioxido de titanio, cargas, agentes fluorescentes, tensioactivos, otros tipos de polfmeros, etc. Las cargas tfpicas incluyen talco, carbonato de calcio, arcilla, sflice, mica, wollastonita, feldespato, silicato de aluminio, alumina, alumina hidratada, microesferas de vidrio, microesferas de ceramica, microesferas termoplasticas, barita y sernn.

Las viscosidades mas bajas permiten aplicar el adhesivo a temperaturas mas bajas, lo que ayuda a impedir el dano termico a los sustratos. Las viscosidades de las composiciones adhesivas son preferiblemente menores que aproximadamente 10.000 cP a aproximadamente 163°C (325°F), mas preferiblemente menores que aproximadamente 7.500 cP a aproximadamente 163°C, y lo mas preferiblemente menores que aproximadamente 5.000 cP a aproximadamente 163°C.

La resistencia al manchado se consigue generalmente usando composiciones adhesivas que tienen una concentracion relativamente alta de polfmero, o usando polfmeros con un peso molecular muy alto, y/o concentraciones bajas de plastificante lfquido. Sin embargo, la viscosidad resultante, la fuerza cohesiva del adhesivo y el alargamiento son tfpicamente mas altos que los deseados. Estas propiedades son utiles para impedir el manchado con aceite, pero podnan ser perjudiciales para las caractensticas exentas de rasgado de fibras necesitadas para el papel poroso de los sobres de correo. Esta invencion ilustra la resistencia al manchado con aceite usando polfmeros de poliolefina secundarios y/o aditivos para ayudar a la absorcion/retencion de aceite dentro de la composicion en sf, sin aumentar significativamente la viscosidad y la fuerza interna del adhesivo.

El fallo cohesivo es la capacidad de un adhesivo de resistir fuerzas de separacion internas. Para las aplicaciones de sobres de correo, generalmente es deseable tener cantidades aproximadamente iguales de adhesivo pegadas a ambos sustratos cuando se tira de ellos para separarlos. El fallo adhesivo, por otra parte, es la incapacidad del adhesivo de pegarse a ambos sustratos. Es decir, el adhesivo permanece sobre un sustrato y es arrancado del otro cuando se abre el artfculo. Esta invencion ilustra que las caractensticas exentas de rasgado de fibras pueden conseguirse equilibrando la fuerza interna o cohesiva del adhesivo y el alargamiento a la rotura para hacer que el adhesivo falle cohesivamente. Formulando el adhesivo para que tenga una cierta fuerza cohesiva, se puede tener esencialmente la misma fuerza de apertura independientemente de los sustratos implicados. Asumiendo que el adhesivo se une bien a los sustratos, la fuerza de apertura es determinada por la cantidad de adhesivo y el area sobre la que esta aplicado el adhesivo. Si se tiene la misma cobertura de adhesivo, la fuerza requerida para abrir el sobre de correo sera la misma, independientemente de los sustratos usados. Cuando se usa un adhesivo termofusible sensible a la presion como en las patentes de EE.UU. 5.912.295 y 6.433.069, la adhesion y por tanto la fuerza de apertura seran diferentes para cada sustrato usado. La resistencia al pelado del adhesivo para ese sustrato particular dictara la fuerza de apertura. La temperatura de aplicacion tendra tambien una gran influencia sobre la fuerza de union y por tanto la fuerza de apertura requerida. Variaciones como esta pueden conducir facilmente a un rasgado de las fibras al abrir el sobre de correo. Si el adhesivo se aplica demasiado fno, puede que no se pegue lo suficientemente bien para quedar unido al sobre, lo que puede dar como resultado que el sobre se abra prematuramente. El adhesivo podna caer y causar problemas con el equipo usado para procesar el sobre o en el equipo de clasificacion usado por la oficina de correos.

La composicion adhesiva termofusible puede aplicarse a un sustrato usando diversas tecnicas de aplicacion de adhesivos termofusibles, p.ej., extrusion (p.ej., aplicador de gotas), revestimiento por rodillo y revestimiento por boquilla de rendija. En un metodo de aplicacion, la composicion adhesiva termofusible se extruye a traves de una boquilla sobre un sustrato y despues se pone en contacto con un segundo sustrato. Segun se enfna la composicion, el primer sustrato forma una union al segundo sustrato mediante la composicion adhesiva termofusible. En otro metodo de aplicacion, la composicion adhesiva termofusible se aplica a un rodillo, se transfiere desde el rodillo a un primer sustrato, y despues se pone en contacto con un segundo sustrato. Segun se enfna la composicion, el primer sustrato forma una union al segundo sustrato mediante la composicion adhesiva termofusible. La composicion adhesiva termofusible puede aplicarse de diversas formas, que incluyen, p.ej., una gota, un patron continuo/discontinuo (p.ej. intermitentemente (p.ej. puntos y guiones)), un patron aleatorio, y combinaciones de los mismos. Los equipos para adhesivos termofusibles usado para estos tipos de aplicaciones son bien conocidos, y pueden obtenerse de diversos fabricantes, que incluyen Nordson Corporation, ITW Dynatec y Graco, Inc.

Procedimientos de ensayo

Descripcion del metodo de ensayo del manchado y el rasgado de fibras: Cada sobre se doblo por la mitad, con el contenedor de la direccion y/o lugar de franqueo en la superficie que miraba hacia fuera. Los adhesivos se aplicaron en base a sus temperaturas de aplicacion recomendadas. Se aplicaron tres puntos de adhesivo, cada uno de aproximadamente 0,32 centimetros (1/8 de pulgada) de diametro, espaciados uniformemente aproximadamente 1,27 centimetros (1/2 de pulgada) desde el borde del sobre. El tiempo abierto fue tan corto como fue posible (1 segundo), seguido de 8 segundos de compresion a mano. Las muestras se dejaron endurecer durante una noche antes de ser colocadas en camaras ambientales ajustadas a 25°C (77°F) y 71°C (160°F) durante un periodo de 24 horas. Las muestras se ensayaron inmediatamente despues de la retirada de la camara de ensayo en cuanto al tanto por ciento

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de rasgado de fibras y el manchado. Se hicieron evaluaciones del tanto por ciento de rasgado de fibras y el manchado en un Papel de Sobre Estandar, Papel de Impresora Regular, Papel Manila, Papel de Foto de Chorro de Tinta, y una pelreula de Poliamida. Los sustratos de papel y pelreula se describen en la Tabla 8.

Descripcion del ensayo de traccion (ASTM D412): Se uso un Metodo de Ensayo de Traccion similar al de ASTM D412, pero modificado como se describe en lo sucesivo, para determinar o predecir las caractensticas adhesivas evaluando la Fuerza Maxima (Esfuerzo a Carga Maxima), Alargamiento a Fuerza Maxima (Tanto por Ciento de Deformacion a Carga Maxima) y Tanto por Ciento de Alargamiento a la Rotura (Tanto por Ciento de Deformacion a la Rotura). La fuerza ultima o maxima y el tanto por ciento de alargamiento a la rotura ayudan a determinar o predecir el modo de fallos tales como fallo cohesivo, fallo adhesivo, y tanto por ciento de rasgado de fibras en papel de sobre poroso.

Metodo de Ensayo de Traccion: Se usa un molde de silicona para preparar las muestras para las determinaciones de la resistencia a la traccion y el alargamiento. La composicion termofusible fundida se vierte directamente en el molde de silicona y se deja enfriar hasta la temperatura ambiente. Sin embargo, cuando el adhesivo termofusible esta aun fundido, se pasa una espatula sobre el molde para retirar cualquier exceso de material. Despues de que la composicion de ensayo se enfria hasta la temperatura ambiente, el especimen de ensayo se retira del molde de silicona. Despues el especimen de ensayo se acondiciona a 22°C (72°F) y 50% de humedad durante un mrnimo de 24 horas antes de realizar el ensayo. El ensayo en sf se realiza bajo las mismas condiciones.

Aunque la muestra de ensayo tiene generalmente forma de pesa como se describe en ASTM D412, los extremos o bordes de la muestra de ensayo no son esfericos, sino que son cuadrados que tienen un tamano de 2,54 centimetres por 2,54 centimetres (una pulgada por una pulgada). El centro de la muestra, que es el area de ensayo real, tiene 1,27 centimetres (media pulgada) de ancho y 1,27 centimetres (media pulgada) de largo. El grosor exacto de la muestra se mide con un micrometro antes del ensayo, dado que el grosor puede variar dependiendo de la viscosidad y temperatura de la composicion termofusible mientras se vierte en el molde. De manera general, el grosor de la muestra de ensayo sera aproximadamente 0,63 centimetres (0,25 pulgadas).

El especimen se coloca entre las mordazas de la maquina de ensayos de traccion, que se ajustan para que esten separadas 1,27 centimetres (media pulgada). Las sujeciones del medidor de traccion cubren completamente los extremos opuestos, con solo la porcion central de 1,27 centimetres (media pulgada) de largo expuesta.

El ensayo de traccion usa una velocidad de cruceta de 5,08 centimetres (dos pulgadas) por minuto. El ensayo se continua hasta que la muestra se rasga. La resistencia a la traccion se calcula tomando la fuerza en libras presentada por el medidor de traccion multiplicada por 2 para tener en cuenta la anchura del area de ensayo y dividida por el grosor de la muestra para determinar la resistencia a la traccion en libras por pulgada cuadrada. El alargamiento de la muestra a la rotura y a la carga maxima tambien se apunta. Para cada muestra, se ejecutan tres replicados y se promedian los resultados.

Ejemplos

Se prepararon y ensayaron varias mezclas experimentales. Se designan como Comparativo 1 a 4 en la Tabla 1. Estos adhesivos estan basados en copolfmero de bloques estirenicos (SBC) con un bloque central de etileno/butileno. Las composiciones vanan de aproximadamente 20% hasta aproximadamente 28% en peso del polfmero SBC, aproximadamente 25% hasta aproximadamente 75% en peso de plastificante, 0% a aproximadamente 41% en peso de resina y 0% a aproximadamente 12% en peso de cera (vease la Tabla 1).

Tabla 1: Mezclas Comparativas

Proveedor

Materias primas Comp. 1 Comp. 2 Comp. 3 Comp. 4

Diversos proveedores

Cera de parafina 65,5- 66,6°C (150-152°F) 5,1 12

Sonneborn, Inc.

Kaydol (aceite) 25,7 75,0 63,0 55,5

Eastman Chemicals

Piccotac 9095 (resina) 41,2

ExxonMobil Chemical

Escorez 5415 (resina) 24,3

Kraton Polymers

Kraton G1652M (SBC) 27,9 24,9 24,9 20,1

Diversos proveedores

Irganox 1010 (estabilizante) 0,1 0,1 0,1 0,1

Total (% en peso)

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Propiedades fisicas

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Proveedor

Materias primas Comp. 1 Comp. 2 Comp. 3 Comp. 4

Punto de ablandamiento de Anillo y Bola

110°C 91°C 89°C 79°C

Viscosidad a 149°C

7.450 cP 1.230 cP 1.200 cP 1.000 cP

Viscosidad a 163°C

4.025 cP 700 cP 680 cP 600 cP

Materias primas usadas en la Tabla 1

La cera de parafina es un material comercial disponible en varios proveedores, que incluyen ExxonMobil Oil Co. Tiene un punto de ablandamiento de Anillo y Bola de aproximadamente 65,5°C (150°F).

Kaydol es un grado USP de aceite mineral blanco disponible en Sonneborn, Inc.

Piccotac 9095 es una resina C5 modificada con aromaticos con un punto de ablandamiento de Anillo y Bola de 94°C, disponible en Eastman Chemical Co.

Escorez 5415 es una resina de diciclopentadieno totalmente hidrogenada con un punto de ablandamiento de Anillo y Bola de 115°C. Esta disponible en ExxonMobil Chemical Co.

Kraton 1652M es un copolfmero de bloques de estireno/etileno-butileno/estireno disponible en Kraton Polymers. Contiene 29% de estireno y tiene un fndice de Fusion de 5 gramos/10 minutos usando ASTM D-1238 (230°C/5 kg). No tiene contenido de dibloques.

Irganox 1010 es un antioxidante fenolico impedido disponible en BASF Chemicals.

Ninguna de las mezclas en la Tabla 1 cumple las caractensticas exentas de rasgado de fibras y no manchado requeridas para una aplicacion de sobres de papel poroso. La Tabla 2 describe la manera en la que se evaluo el manchado con aceite asignando un porcentaje al grado de manchado y/o sangrado observado en el papel. Como se muestra en la Tabla 3, los resultados de ensayo mostraron que el Comp 2 tuvo el menor rasgado de fibras a aproximadamente 10% a 30%, pero se observo un manchado o migracion de aceite significativo en el papel de sobre a ambas temperaturas de ensayo, 25°C (77°F) y 71°C (160°F). El Comp 4 tiene el segundo rasgado de fibras mas bajo a 25%, y no se observo manchado con aceite a 25°C (77°F), pero a 71°C (160°F) el producto mostro un manchado significativo y 100% de rasgado de fibras (veanse las Tablas 2 y 3).

Tabla 2: Categona de evaluacion del manchado

Tanto por ciento (%) de manchado

Descripcion

0%

No se observa manchado o sangrado.

25%

Manchado mmimo, apenas visible.

50-75%

Sangrado y manchado visible.

100%

Sangrado y manchado visible, muy pronunciado.

El rasgado de fibras (o destruccion del sustrato) es el porcentaje del area de union del adhesivo cubierta con fibras una vez que el sobre se ha abierto.

Tabla 3: Resultado de la evaluacion del rasgado de fibras y manchado con aceite en Papel de Sobre Estandar

Temperatura de ensayo 25°C (77°F) 71°C (160°F)

Temperatura de aplicacion del adhesivo % de rasgado de fibras Comentarios sobre el manchado % de rasgado de fibras Comentarios sobre el manchado

Comp. 1

177°C (350°F) 100 Sin mancha 100 Sin mancha

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Temperatura de ensayo 25°C (77°F) 71°C (160°F)

Comp. 2

138°C (280°F) 10 100% de mancha 30 100% de mancha

Comp. 3

138°C (280°F) 100 Sin mancha 70 100% de mancha

Comp. 4

138°C (280°F) 25 Sin mancha 100 100% de mancha

Como se muestra en la Tabla 4, el Comp. 2 tiene la fuerza maxima mas baja (90,3 kPa (13,1 psi)) y un bajo alargamiento a la rotura (287%) comparado con las otras muestras. Los bajos resultados de fuerza maxima se correlacionan directamente con el resultado del rasgado de fibras en la Tabla 3, en el que el Comp. 2 tiene el rasgado de fibras mas bajo.

El Comp. 4 tiene una fuerza maxima ligeramente mas alta que Comp. 2, pero un alargamiento a la rotura aproximadamente 71% mas alto comparado con el Comp. 2. El alargamiento a la rotura mas alto tiene algunos efectos sobre el modo de fallo entre los dos productos, lo que se correlaciona directamente con los resultados del rasgado de fibras en la Tabla 3, en la que el Comp. 4 mostro un rasgado de fibras mas alto comparado con el Comp. 2.

Los Comp. 1 y 3 tienen una fuerza maxima (>448,2 kPa (65 psi)) significativamente mas alta que la de los Comp. 2 y 4 (138 kPa (<20 psi)). Sin embargo, el % de alargamiento a la rotura del Comp. 3 es el mas bajo entre los cuatro productos. Tambien, los Comp. 1 y 3 tienen 100% de rasgado de fibras a 25°C (77°F), pero el Comp. 3 mostro menos rasgado de fibras que el Comp. 1 a 71°C (160°F). Ambos productos (Comp. 1 y 3) tienen un rasgado de fibras significativamente mas alto que los Comp. 2 y 4.

Los resultados de traccion en la Tabla 4 mostraron que la alta fuerza maxima se correlaciona directamente con los resultados del ensayo de rasgado de fibras en la Tabla 3. Tambien, la fuerza maxima del adhesivo tiene un efecto mayor sobre el modo de fallo sobre el % de alargamiento a la rotura. Esta invencion ilustra la importancia de encontrar el equilibrio entre la fuerza maxima y el % de alargamiento a la rotura para dar un adhesivo que falla cohesivamente y no causa rasgado de los sustratos.

Tabla 4: Resultados del ensayo de traccion (ASTM D412)

Comp. 1 Comp. 2 Comp. 3 Comp. 4

Esfuerzo a carga max. (kPa) (psi)

577,8 (83,8) 90,3 (13,1) 449,5 (65,2) 104,8 (15,2)

% Deformacion a carga max.

587,6 267,1 169,8 467

% Deformacion a la rotura

614,6 287,1 186,9 479

Desplazamiento a la rotura (cm) (pulg)

7,9 (3,1) 3,6 (1,4) 2,3 (0,9) 6,1 (2,4)

Las composiciones adhesivas en la Tabla 5 incluyen un polfmero SEBS entre 23,4%-28% en peso, 0%-16,5% en peso de pohmero de olefina, 35%-60% en peso de plastificante, 0%-26,9% de resina dotadora de pegajosidad, 10%- 29,9% de cera, y menos que 2,0% de aditivos. El Ejemplo 7 incluye polfmeros secundarios que juegan un papel principal para alcanzar un adhesivo termofusible que no mancha, que falla cohesivamente, adecuado para aplicaciones de sobres porosos.

Tabla 5: Formulaciones experimentales

Materias primas

Ej. 1 Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. 5 Ej. 6 Ej. 7

Cera de parafina 65,5-66,6°C (150-152°F)

10 15,9 16,9 16,9 19,9 19,9

Gliceridos de sebo hidrogenado

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Materias primas

Ej. 1 Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. 5 Ej. 6 Ej. 7

Epolene C-10 (polfmero de olefina)

7,5

Kaydol USP aceite mineral blanco

35 40 43,0 50,0 55 45 60

Resina Piccotac 9095

26,9 16 15,0 8,0

Kraton G1652M (SBC)

28 28 25,0 25,0 25 25 23,4

Affinity GA 1900 (polfmero de olefina)

9,0

Irganox 1010 (estabilizante)

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Total (% en peso)

100 100 100 100 100 100 100

Propiedades fisicas

Viscosidad a 149°C

5.500 cP 2.875 cP 1.600 cP 1.200 cP 1.025 cP 895 cP 5.650 cP

Viscosidad a 163°C

2.300 cP

Punto de ablandamiento de anillo y bola

100°C 94°C 89°C 88°C 87°C 83°C 101°C

Materias primas usadas en la Tabla 5

La cera de parafina es un material comercial disponible en varios proveedores, que incluyen ExxonMobil Oil Co. Tiene un punto de ablandamiento de anillo y bola de aproximadamente 65,5°C (150°F).

Los gliceridos de sebo hidrogenado estan disponibles en Acme-Hardesty Co. Es un material blanquecino similar a copos con un punto de ablandamiento de anillo y bola de aproximadamente 60°C.

Epolene C-10 es un polfmero de polietileno altamente ramificado con un fodice de Fusion de aproximadamente 2.250 (ASTM D-1238 Condicion b) y una densidad de aproximadamente 0,906 gramos/cm3 a 25°C (ASTM D-5). Esta disponible en Westlake Chemical Corporation.

Kaydol es un grado USP de aceite mineral blanco disponible en Sonneborn, Inc.

Piccotac 9095 es una resina de hidrocarburo modificada con aromaticos con un punto de ablandamiento de Anillo y Bola de 95°C. Puede obtenerse en Eastman Chemical Co.

Kraton G1652M es un copolfmero de bloques de estireno/etileno-butileno/estireno disponible en Kraton Polymers. Contiene 29% de estireno y tiene un fndice de Fusion de 5 gramos/10 minutos usando ASTM D-1238 (230°C/5 kg). Contiene 0% de contenido de dibloques.

Affinity GA1900 es un copolfmero aleatorio de etileno/octeno catalizado por metaloceno disponible en Dow Chemical Company. Tiene un fndice de Fusion de aprox. 1.000 g/10 min usando 190°C/2,16 kg y una densidad de 0,870 g/cm3.

Irganox 1010 es un antioxidante fenolico impedido disponible en BASF Chemicals.

De las siete mezclas experimentales en la Tabla 5, solo el Ej. 7 no mostro manchado con aceite ni rasgado de fibras a 25°C (77°F) y 71°C (160°F), como se muestra en la Tabla 6. Tambien, el Ej. 7 es la unica formulacion con una olefina como polfmero secundario, como se muestra en la Tabla 5. Esto ilustra que la olefina, como polfmero secundario, proporciona un equilibrio entre la fuerza cohesiva y el alargamiento que proporciona un adhesivo que falla cohesivamente cuando se usa en aplicaciones de papel de sobre poroso.

Ninguna de las siete mezclas experimentales mostro manchado a ambas temperaturas, 25°C (77°F) y 71°C (160°F), como se muestra en la Tabla 6. De manera general, el manchado con aceite en diversos sobres de papel es dependiente de la composicion del papel, la porosidad, el grosor, el brillo, la opacidad y los revestimientos usados en el papel. Sin embargo, pueden conseguirse adhesivos termofusibles (HMA) que no manchan con aceite mediante la

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formulacion y seleccion del plastificante mas compatible con el copoKmero de bloques SBC o usando un poKmero de alto peso molecular para permitir una retencion de aceite mas alta, y/o equilibrando la relacion de plastificante y pohmeros en la composicion adhesiva. ^picamente, estas vfas dan generalmente una viscosidad o fuerza cohesiva mas alta, lo que afecta negativamente a las propiedades de exencion de rasgado, y no son adecuadas para aplicaciones de papel de sobre.

El Ej. 7 ilustra el papel del pohmero de olefina como polfmero secundario para equilibrar la fuerza maxima y el alargamiento a la rotura necesitados para obtener una union que falle cohesivamente. El polfmero de olefina tambien proporciona una retencion de aceite adicional, y ayuda a impedir la migracion o el manchado de aceite en los sustratos de sobres de papel.

Tabla 6: Resultados de la evaluacion del rasgado de fibras y el manchado con aceite en Papel de Sobre Estandar

25°C (77°F) 71°C (160°F)

Temp de aplicacion del adhesivo % de rasgado de fibras Comentarios sobre el manchado % de rasgado de fibras Comentarios sobre el manchado

Ej. 1

177°C (350°F) 80 Sin mancha 0 Sin mancha

Ej. 2

177°C (350°F) 80 Sin mancha 0 Sin mancha

Ej. 3

135°C (270°F) 70 Sin mancha 0 Sin mancha

Ej. 4

135°C (270°F) 70 Sin mancha 0 Sin mancha

Ej. 5

135°C (270°F) 70 Sin mancha 0 Sin mancha

Ej. 6

135°C (270°F) 70 Sin mancha 0 Sin mancha

Ej. 7

149°C (300°F) 0 Sin mancha 0 Sin mancha

Tabla 7: Resultados del ensayo de traccion (ASTM D412) en las mezclas experimentales

Ej. 4 Ej. 6 Ej. 7

Esfuerzo a carga max. (kPa) (psi)

599,2 (86,9) 896,3 (130) 211,0 (30,6)

% de deformacion a la carga max.

151,9 98,6 288,3

% de deformacion a la rotura

188,3 128 327,1

Desplazamiento a la rotura (cm) (pulg)

2,29 (0,9) 1,52 (0,6) 4,06 (1,6)

El Ej. 4 y el Ej. 6 tienen 70% de rasgado de fibras, mientras que el Ej. 7 no tiene rasgado de fibras a 25°C (77°F), como se muestra en la Tabla 6. El ensayo de traccion se ejecuto en estas tres mezclas para evaluar su fuerza maxima y % de alargamiento a la rotura como se muestra en la Tabla 7, y para determinar la correlacion entre los resultados de traccion y los resultados del % de rasgado de fibras.

El Ejemplo 4 y el Ejemplo 6 ilustran los efectos de resinas y otros modificadores en las propiedades de traccion. Estas dos mezclas usan la misma cantidad de polfmero SBC, pero difieren en la cantidad de resina, plastificante y otros modificadores en la composicion adhesiva. El Ejemplo 6 muestra una fuerza maxima significativamente mas alta y un % de alargamiento a la rotura mas bajo en comparacion con el Ejemplo 4, como se muestra en la Tabla 7. Esto es debido principalmente a los efectos del sebo animal totalmente hidrogenado en la composicion adhesiva del Ejemplo 6, que la hace mas ngida.

El Ejemplo 4 exhibe una fuerza maxima de aproximadamente 599,8 kPa (87 psi), que es 296,5 kPa (43 psi) mas baja en comparacion con el Ejemplo 6, como se muestra en la Tabla 6. Ambas mezclas experimentales mostraron un porcentaje de rasgado de fibras similar como se muestra en la Tabla 6. Estas propiedades de traccion indican que una fuerza maxima de aproximadamente 599,8 kPa (87 psi) es significativamente mas alta que la que se requiere para caractensticas de fallo cohesivo.

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De manera interesante, la composicion adhesiva para esta invencion ilustrada en el Ej. 7 mostro una fuerza maxima significativamente mas baja y un % de alargamiento a la rotura mas alto en comparacion con el Ej. 4 y el Ej. 6. Estos datos de traccion se correlacionan con los resultados del % de rasgado de fibras, como se muestra en la Tabla 6.

La Tabla 9 muestra mezclas experimentales adicionales que se evaluaron para determinar los criterios de propiedades de traccion necesarios para obtener un producto que falla cohesivamente. Se comparan varias poliolefinas diferentes, junto con niveles variantes de aceite y agente de pegajosidad. Las formulaciones en la Tabla 9 se evaluaron en cuanto al manchado y el rasgado de fibras en varios tipos diferentes de papel, como se muestra en las Tablas 10 a 13. Las propiedades de traccion de estas formulaciones se muestran en la Tabla 14.

El papel de sobre vana significativamente de un tipo a otro. Algunas de las variables incluyen su composicion base, nivel de porosidad, resistencia, peso base, resistencia al agua, etc. El papel revestido es papel que ha sido revestido por un compuesto para comunicar ciertas cualidades al papel, que incluyen peso, brillo superficial, brillo, opacidad, tersura, absorbencia de tinta, resistencia a los roces y una minada de otras propiedades. Muchas de estas modificaciones pueden cambiar las propiedades de adhesion y caractensticas de manchado con aceite del adhesivo termofusible.

Se usa caolinita, carbonato de calcio, bentonita, talco y muchas otras cargas para revestir papel para la impresion de alta calidad usada en la industria del envasado y en revistas. La tiza o arcilla se une al papel con viscosificadores sinteticos, tales como latexes de estireno-butadieno y aglutinantes organicos naturales tales como almidon. La formulacion de revestimiento tambien puede contener aditivos qmmicos como dispersantes o resinas, para dar resistencia al agua y resistencia en humedo al papel, o para proteger contra la radiacion ultravioleta.

El papel fino revestido estandar o papel revestido exento de madera (WFC) se produce principalmente para impresion offset. El papel fino revestido estandar es un papel de calidad usado normalmente para materiales para anuncios, libros, informes anuales y catalogos de alta calidad. El peso base vana de 90-170 g/m2 y el brillo ISO entre 80-96%. La fibra consiste en mas que 90% de pulpa qmmica. El contenido total de pigmento esta en el intervalo 3045%, donde el carbonato de calcio y la arcilla son los mas comunes.

Los papeles revestidos de bajo peso tienen pesos de revestimiento mas bajos que el WFC estandar (3-14 g/m2/lado) y los pesos base y contenido de pigmento son tambien generalmente mas bajos, 55-135 g/m2 y 20-35% respectivamente.

El Papel de Impresora Estandar o Papel de Oficina Revestido estandar se ha disenado tradicionalmente para el uso con maquinas de escribir y maquinas copiadoras, donde el papel normalmente no se humedece. Con estos tipos de papel, la humedad tiende a drenarse a traves de las fibras lejos del punto de contacto para formar un disco. Para un papel de chorro de tinta, esta difusion da como resultado que la tinta se difunde en las fibras para formar un borron grande que carece de intensidad de pigmento. Para una impresion de calidad mas baja, sera suficiente un papel de copia no revestido, pero los grados de calidad mas alta requieren revestimiento.

El papel manila es un tipo de papel relativamente barato, hecho generalmente mediante un procedimiento menos refinado que otros tipos de papel. Se prepara tfpicamente a partir de fibras de madera semiblanqueadas. No es tan fuerte como el papel kraft pero tiene mejores cualidades de impresion. Es muy poroso y se usa generalmente a pesos base o grosor muy altos.

El papel de chorro de tinta es un papel fino especial disenado para impresoras de chorro de tinta, clasificado tfpicamente por su peso, brillo y tersura, y a veces por su opacidad. El papel de chorro de tinta se prepara a partir de pulpa desprovista de tinta de alta calidad o pulpas qrnmicas, y requiere una buena estabilidad dimensional, sin rizos o arrugas, buena resistencia superficial, y tersura superficial. La impresion por chorro de tinta de alta calidad con lmeas oscuras, definidas, requiere que el papel tenga exactamente el grado justo de absorbencia para aceptar la tinta pero impedir su difusion hacia los lados. Los revestimientos tradicionales no se usan ampliamente para papeles de chorro de tinta. Para papeles de chorro de tinta mates, es comun usar sflice como pigmento junto con poli(alcohol vimlico) (PVOH). Los papeles de chorro de tinta brillantes pueden prepararse por multirrevestimiento, revestimiento de resina o revestimiento por colado sobre un papel de laminacion.

El papel de foto es una categona de papel de chorro de tinta disenado espedficamente para la reproduccion de fotograffas, que es extremadamente blanco brillante debido a blanqueamiento o a sustancias tales como dioxido de titanio, y ha sido revestido con un material altamente absorbente que limita la difusion de la tinta lejos del punto de contacto. La arcilla altamente refinada es un revestimiento comun para impedir la difusion de la tinta.

Tabla 8: Descripcion del tipo de papel/pelfcula

Nombre del papel/pelicula

Tipo del papel/pelicula Tipo del papel/pelicula Grosor (cm) (mil)

Papel de sobre estandar

Papel fino revestido estandar Papel poroso 0,024 (9,3)

Nombre del papel/pelicula

Tipo del papel/pelicula Tipo del papel/pelicula Grosor (cm) (mil)

Papel de impresora estandar

Papel de oficina revestido estandar Papel poroso 0,009 (3,8)

Papel manila

Papel no revestido estandar Papel poroso 0,026 (10,3)

Papel de foto de chorro de tinta H-P

Papel revestido Papel poroso 0,011 (4,5)

Pelfcula de poliamida

Nailon orientado biaxialmente (BON) Pelfcula no porosa 0,007 (3,1)

Tabla 9: Formulaciones de la invencion

Ej. 7 Ej. 8 Ej. 9 Ej. 10 Ej. 11 Ej. 12

Escorez 5600 (resina)

7,5

Epolene C-10 (polfmero de olefina)

7,5 7,5 7,5

Cera de parafina 65,5-66,6°C (150- 152°F)

7,5

Kaydol (aceite)

60,0 69,0 67,5 60,0 60,0 60,0

Eastoflex 1060 (APAO)

9,0

Affinity GA 1900 (polfmero de olefina)

9,0 9,0 9,0 9,0

Kraton G1652M (SBC)

23,4 23,4 23,4 23,4 23,4 23,4

Irganox 1010 (estabilizante)

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Total (% en peso)

100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

Propiedades fisicas

Viscosidad a 163°C

2.300 cP 815 cP 930 cP 1.100 cP 895 cP 2.335 cP

Punto de ablandamiento

101°C 89°C 88°C 85°C 89°C 101°C

Materias primas usadas en la Tabla 9

5 Escorez 5600 es una resina de diciclopentadieno modificada con aromaticos hidrogenada con un punto de ablandamiento de Anillo y Bola de 100°C. Esta disponible en ExxonMobil Chemical Co.

Epolene C-10 es un polfmero de polietileno altamente ramificado con un fndice de Fusion de aproximadamente 2.250 (ASTM D-1238 Condicion B) y una densidad de aproximadamente 0,906 gramos/cm3 a 25°C (ASTM D-5). Esta disponible e Westlake Chemical Corporation.

10 La cera de parafina es un material comercial disponible en varios proveedores, que incluyen ExxonMobil Oil Co. Tiene un punto de ablandamiento de Anillo y Bola de aprox. 65,5°C (150°F).

Kaydol es un grado USP de aceite mineral blanco disponible en Sonneborn, Inc.

Eastoflex E1060 es una polialfaolefina amorfa disponible en Eastman Chemical Co. Es un copolfmero de propileno y etileno con un punto de ablandamiento de Anillo y Bola de 135°C (ASTM E28) y una viscosidad a 190°C de 6.000 cP 15 (ASTM D 3236).

Affinity GA1900 es un copolfmero aleatorio de etileno/octeno catalizado por metaloceno disponible en Dow Chemicals. Tiene un fndice de Fusion de aprox. 1.000 g/10 min usando 190°C/2,16 kg y una densidad de 0,870 g/cm3.

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Kraton G1652M es un copoUmero de bloques de estireno/etileno-butileno/estireno disponible en Kraton Polymers. Contiene 29% de estireno y tiene un fndice de Fusion de 5 gramos/10 minutos usando ASTM D-1238 (230°C/5 kg). No contiene dibloques.

Irganox 1010 es un antioxidante fenolico impedido disponible en BASF Chemicals.

Como se muestra en la Tabla 9, el Ej. 7 y el Ej. 12 ilustran los diferentes tipos de poliolefinas que son utiles para esta invencion. El Ej. 7 y el Ej. 12 tienen los mismos porcentajes totales de polfmero de poliolefina secundario usado, pero difieren en la composicion de olefina. El Ej. 7 usa 9% en peso de Affinity GA 1900 de Dow, que es un copolfmero de etileno/octeno catalizado por metaloceno, y 7,5% en peso de Epolene C-10, que es un polfmero de polietileno, y el Ej. 12 usa 9% en peso de Eastoflex E1060 de Eastman Chemicals, que es una polialfaolefina amorfa (copolfmero de propileno y etileno) y 7,5% en peso de Epolene C-10. Los Ej. 7 a 9 tambien vanan en concentracion de aceite, de 60-69% en peso. Sorprendentemente, las composiciones de la presente invencion pueden incorporar hasta aproximadamente 70% en peso de plastificante. Normalmente, las composiciones termofusibles no contienen tanto plastificante. Sin embargo, para la presente aplicacion, el uso de cantidades de plastificante tan altas es claramente una ventaja, dado que cantidades mas altas de plastificante disminuyen la viscosidad, pueden ayudar a disminuir la temperatura de aplicacion, y disminuyen significativamente los costes de materias primas.

Como se muestra en la Tabla 10, todos los Ej. 7-12 tienen caractensticas de no manchado a ambas temperaturas usando el Papel de Sobre Estandar, que es un tipo de Papel Fino Revestido Estandar. Tambien, el Ej. 8 y el Ej. 9 mostraron el mayor manchado en Papel de Impresora Estandar a 25°C (77°F) y 71°C (160°F), mostrado en la Tabla 11.

Como se muestra en la Tabla 12, todas las mezclas de laboratorio tienen un manchado con aceite significativo en Papel de Foto de Chorro de Tinta. Este tipo de papel esta revestido con arcilla altamente refinada u otro material de revestimiento que limita la difusion de la tinta lejos del punto de contacto. Por tanto, la migracion de aceite o el manchado estan mas concentrados y son mas visibles en Papel de Foto de Chorro de Tinta que en Papel de Impresora Estandar.

En la Tabla 13, estas mezclas no mancharon a 25°C (77°F) de temperatura usando Papel Manila, pero a 71°C (160°F), las mezclas con cantidades mas altas de concentraciones de aceite, el Ej. 8 y el Ej. 9, mostraron 75% de manchas de aceite. Estos resultados indican que la concentracion de aceite o plastificante mas preferida es aproximadamente 70% en peso o menos, sin migracion de aceite o manchado en papel de sobre/sustratos porosos.

Por lo tanto, el manchado con aceite es muy dependiente del tipo de papel usado ademas de la composicion adhesiva. Los papeles que usan un nivel alto de materiales inorganicos tales como arcilla, sflice o dioxido de titanio para aumentar el brillo u opacidad del papel, tal como el Papel de Foto de Chorro de Tinta, tienen una migracion de aceite o manchado mas visible en comparacion con los otros grados de papel, que usan niveles mas bajos de estos tipos de revestimientos.

Las mezclas experimentales Ej. 7 y Ej. 12 ilustran tipos diferentes de poliolefinas utiles para esta invencion. El Ej. 7 usa Affinity GA 1900 de Dow, que es un copolfmero de etileno-octeno catalizado por metaloceno, y el Ej. 12 usa Eastoflex E1060 de Eastman, que es un APAO. Ambas mezclas tienen una fuerza maxima y % de alargamiento a la rotura similares, como se muestra en la Tabla 14. Estos valores de traccion dieron caractensticas de fallo cohesivo. Estos resultados indican que la poliolefina preferida para esta invencion incluye un APAO (copolfmeros de propileno y etileno), y una poliolefina catalizada por metaloceno.

El Ej. 7, el Ej. 9 y el Ej. 11 ilustran los efectos de ceras y el tipo de ceras usadas en la composicion adhesiva. El Ej. 11 usa cera de parafina, que aumento la fuerza maxima en mas que 206,8 kPa (30 psi) y disminuyo el alargamiento a la rotura en comparacion con el Ej. 9. El uso de un polfmero de polietileno altamente ramificado como Epolene C- 10, como se muestra en el Ej. 7, aumenta la fuerza maxima en aproximadamente 103,4 kPa (15 psi), pero mantiene el tanto por ciento de alargamiento a la rotura en comparacion con el Ej. 9. Ambas mezclas no mostraron rasgado de fibras en los cuatro tipos de papel evaluados, como se muestra en las Tablas 10, 11, 12 y 13.

25°C (77°F) 71°C (160°F)

Adhesivo

% de rasgado de fibras Mancha % de rasgado de fibras Mancha

Ejemplo 7

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 8

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 9

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 10

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 11

20 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 12

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Tabla 11: Evaluacion del rasgado de fibras y el manchado con aceite en Papel de Impresora Estandar

25°C (77°F) 71°C (160°F)

Adhesivo

% de rasgado de fibras Mancha % de rasgado de fibras Mancha

Ejemplo 7

0 Sin mancha 0 25% de mancha

Ejemplo 8

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

Ejemplo 9

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

Ejemplo 10

0 Sin mancha 0 25% de mancha

Ejemplo 11

0 Sin mancha 0 25% de mancha

Ejemplo 12

0 Sin mancha 0 25% de mancha

5 Tabla 12: Evaluacion del rasgado de fibras y el manchado con aceite en Papel de Foto de Chorro de Tinta

25°C (77°F) 71°C (160°F)

Adhesivo

% de rasgado de fibras Mancha % de rasgado de fibras Mancha

Ejemplo 7

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

Ejemplo 8

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

Ejemplo 9

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

Ejemplo 10

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

Ejemplo 11

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

Ejemplo 12

0 25% de mancha 0 50-75% de mancha

25°C (77°F) 71°C (160°F)

Adhesivo

% de rasgado de fibras Mancha % de rasgado de fibras Mancha

Ejemplo 7

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 8

0 Sin mancha 0 75% de mancha

Ejemplo 9

0 Sin mancha 0 75% de mancha

Ejemplo 10

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 11

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 12

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Tabla 14: Resultados de ensayos de traccion (ASTM D412)

Ej. 7 Ej. 8 Ej. 9 Ej. 10 Ej. 11 Ej. 12

Esfuerzo a carga max. (kPa) (psi)

210,9 (30,6) 139,3 (20,2) 113,8 (16,5) 120,7 (17,5) 319,2 (46,3) 188,9 (27,4)

% de deformacion a carga max.

288,3 284 264 327,5 141,9 328

% de deformacion a la rotura

327,1 314,7 287,7 343,8 168,3 350

Desplazamiento a la rotura (cm) (pulg)

4,06 (1,6) 4,06 (1,6) 3,56 (1,4) 4,32 (1,7) 2,03 (0,8) 4,32 (1,7)

5 Se hizo tambien un ensayo para evaluar el modo de fallo en una pelfcula no porosa. Los datos en la tabla 15 muestran que ninguno de los Ejemplos 7-12 tuvo rasgado de fibras ni manchado cuando se ensayaron en pelfcula de poliamida. Estos resultados muestran que la invencion es facilmente aplicable a sustratos no porosos, tales como una pelfcula de poliamida.

Tabla 15: Evaluacion del rasgado de fibras y el % de manchado en pelfcula de Poliamida

25°C (77°F) 71°C (160°F)

Adhesivo

% de rasgado de fibras Mancha % de rasgado de fibras Mancha

Ejemplo 7

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 8

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 9

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 10

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 11

0 Sin mancha 0 Sin mancha

Ejemplo 12

0 Sin mancha 0 Sin mancha

10

Se realizo un estudio adicional para determinar el % de rasgado de fibras y las caractensticas de no manchado a temperaturas mas bajas que 25°C (77°F). El Ejemplo 7 mostro que no se observo mancha de aceite hasta -18°C (0°F) de temperatura, y no se observo rasgado de fibras a temperaturas por encima de 10°C (50°F).

Ejemplo 7

% de rasgado de fibras medio Mancha

-18°C (0°F)

100 Sin mancha

-12°C (10°F)

100 Sin mancha

-7°C (20°F)

100 Sin mancha

2°C(35°F)

100 Sin mancha

4°C (40°F)

10 Sin mancha

10°C (50°F)

0 Sin mancha

16°C (60°F)

0 Sin mancha

25°C (77°F)

0 Sin mancha

71°C (160°F)

0 Sin mancha

La composicion adhesiva util en el metodo de la presente invencion puede producirse usando cualquiera de las tecnicas conocidas en la tecnica. Un ejemplo representativo del procedimiento implica colocar todas las sustancias 5 lfquidas en un hervidor mezclador con camisa y preferiblemente en una mezcladora de uso intensivo con camisa del tipo Baker-Perkins o Day, y que esta equipada con rotores, y despues de eso elevar la temperatura de esta mezcla hasta un intervalo de 120°C a 177°C. Se anaden despues las resinas solidas dotadoras de pegajosidad y otros aditivos y se funden para formar una mezcla homogenea. Finalmente, se anade el poKmero y se mezcla hasta que este completamente mezclado. Debe entenderse que la temperatura precisa a usar en esta etapa dependena del 10 punto de fusion de los ingredientes particulares y la viscosidad del adhesivo acabado. La composicion adhesiva resultante se agita hasta que los polfmeros se disuelven completamente. Despues se aplica un vacfo para retirar cualquier aire atrapado. Despues el adhesivo acabado se envasa en la forma apropiada.

A partir de los datos presentados en las Tablas 7 y 14, es evidente que para impedir el rasgado del sustrato la resistencia a la traccion de la composicion debe ser menos que 551,6 kPa (80 psi), preferiblemente menos que 15 482,6 kPa (70 psi), mas preferiblemente menos que 413,7 kPa (60 psi) y lo mas preferiblemente menos que 344,7

kPa (50 psi). La resistencia a la traccion deseada depende hasta cierto punto del sustrato sobre el que se aplica la composicion termofusible.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Una composicion adhesiva termofusible, que comprende una mezcla de los siguientes componentes:

   a) aproximadamente 10% a aproximadamente 50% en peso de un polfmero principal que comprende un copoUmero de bloques estirenicos con un bloque central hidrogenado;

   b) aproximadamente 2% a aproximadamente 30% en peso de un polfmero de poliolefina secundario, teniendo dicho polfmero secundario una densidad de aproximadamente 0,850 g/cm3 a aproximadamente 0,965 g/cm3, y un mdice de fusion igual o mayor que 10 gramos/10 minutos a 190°C;

   c) aproximadamente 10% a aproximadamente 70% en peso de un plastificante solido o lfquido;

   d) aproximadamente 0% a aproximadamente 30% en peso de una cera;

   e) aproximadamente 0% a aproximadamente 50% de una resina dotadora de pegajosidad que tiene un punto de ablandamiento de al menos aproximadamente 95°C;

   f) aproximadamente 0,1% a aproximadamente 4% en peso de un estabilizante;

   g) aproximadamente 0% a aproximadamente 3% en peso de aditivos auxiliares;

   en donde los componentes totalizan 100% en peso de la composicion, y la viscosidad de la composicion es igual a o menor que aproximadamente 10.000 cP a 163°C.
2. 2. La composicion segun la reivindicacion 1, en donde dicho copolfmero de bloques estirenicos comprende aproximadamente 15% a aproximadamente 40% en peso de la composicion.
3. 3. La composicion segun la reivindicacion 1 o 2, en donde dicho copolfmero de bloques estirenicos tiene bloques terminales estirenicos de aproximadamente 10% a aproximadamente 40% en peso, y un mdice de fusion menor que 30 gramos/10 minutos.
4. 4. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho copolfmero de bloques estirenicos se selecciona del grupo que consiste en estireno-etileno-butileno (SEB), estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), estireno-etileno propileno (SEP), estireno-etileno-propileno-estireno (SEPS) y estireno-etileno-etileno- propileno-estireno (SEEPS).
5. 5. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el polfmero de olefina secundario comprende aproximadamente 5% a aproximadamente 20% en peso de la composicion.
6. 6. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho polfmero de olefina secundario tiene una densidad de aproximadamente 0,855 g/cm3 a aproximadamente 0,910 g/cm3, y un mdice de fusion igual o mayor que 100 gramos/10 minutos a 190°C.
7. 7. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho polfmero de olefina secundario es un polfmero de poliolefina catalizado por metaloceno que comprende un copolfmero de etileno y una alfa-olefina C3 a C20 o un copolfmero de propileno y una alfa-olefina C2 a C20.
8. 8. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho polfmero de poliolefina secundario es una poli-alfa-olefina amorfa (APAO).
9. 9. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho polfmero de poliolefina secundario es un copolfmero de bloques de olefina (OBC).
10. 10. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho plastificante se selecciona del grupo que consiste en aceites naftenicos, aceites parafmicos y aceites minerales.
11. 11. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho plastificante comprende aproximadamente 50% a aproximadamente 70% en peso de dicha composicion.
12. 12. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha cera se selecciona del grupo que consiste en una cera de parafina, una cera microcristalina, una cera sintetica y una cera de poliolefina.
13. 13. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha composicion tiene una viscosidad menor que 5.000 cP a 163°C.
14. 14. Un artfculo que comprende un papel de sobre y la composicion adhesiva segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
15. 15. El artfculo segun la reivindicacion precedente, en donde dicho papel de sobre esta comprendido de papel de sobre estandar, papel de impresora regular, papel manila, papel de foto de chorro de tinta o una pelfcula de

    5 poliamida.