ES2959264T3

ES2959264T3 - Recubrimientos adhesivos de laminación térmica para su uso en sustratos

Info

Publication number: ES2959264T3
Application number: ES15728334T
Authority: ES
Inventors: D Ryan Breese; Robin Cooper; Krist Vanderstiggel; Edward R Gay; Richard Michelman
Original assignee: Michelman Inc
Current assignee: Michelman Inc
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2024-02-22
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: PL3149080T3; EP3149080A1; US20150344754A1; WO2015184106A1; EP3149080B1; US9550930B2

Abstract

Se proporcionan adhesivos de laminación que incluyen una dispersión acuosa que tiene una mezcla de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico para su uso en una variedad de sustratos. En diversas realizaciones, la dispersión acuosa está sustancialmente libre de plastificantes y disolventes orgánicos no acuosos. También se proporciona un método para formar una adhesión laminada entre dos sustratos. La divulgación también describe una estructura laminada que comprende un primer y un segundo sustratos laminados entre sí mediante el adhesivo de laminación, incluyendo el adhesivo de laminación una mezcla de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Recubrimientos adhesivos de laminación térmica para su uso en sustratos

Campo técnico

Las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren generalmente a recubrimientos para su uso en una variedad de sustratos y, más particularmente, a recubrimientos que incluyen una dispersión acuosa de poliamida y una dispersión de poliamida de un copolímero de etileno y ácido acrílico. Dichos recubrimientos pueden utilizarse como adhesivos de laminación térmica para sustratos utilizados en aplicaciones de envasado.

Antecedentes

Los sustratos poliméricos pueden laminarse entre sí con un adhesivo de laminación. Por ejemplo, las películas pueden laminarse entre sí con un adhesivo de laminación, y utilizarse en aplicaciones de envasado. Los adhesivos de laminación a base de disolventes se han utilizado ampliamente, pero debido a su alto contenido en COV, los adhesivos sin disolvente alternativos se vuelven más deseables para su uso de cara al medio ambiente. Sin embargo, los adhesivos de laminación sin disolvente, normalmente requieren de tres a cinco días para el curado y formar una unión fuerte. Aunque se han desarrollado adhesivos de laminación a base de agua, actualmente no proporcionan fuerte resistencia de unión de laminación.

Además, el uso de adhesivos de laminación, a menudo requiere que los sustratos se recubran con una imprimación primero para mejorar la resistencia de laminación. Sin embargo, las imprimaciones convencionales tienden a presentar una resistencia de unión de laminación inaceptablemente baja cuando un sustrato impreso se lamina a otro sustrato. Por lo tanto, también existe una necesidad en la técnica de un recubrimiento que pueda aplicarse como adhesivo de laminación a sustratos impresos con prensas digitales de alta velocidad, y que proporcionen una resistencia de unión mejorada cuando se utilicen para laminar sustratos poliméricos.

El documento JP 2099 091426 A se refiere a una dispersión acuosa de copolímero de etileno-ácido carboxílico insaturado con poco contenido de componentes de ácido carboxílicos insaturados y con baja fluidez en la fusión (un valor pequeño de caudal de fusión).

El documento US-2011/076486 A1 se refiere a una composición adhesiva a base de agua, que es una dispersión acuosa o emulsión de un componente polimérico que tiene grupos funcionales que están inactivos de manera reversible en la composición adhesiva, tal como se prepara; y un componente reticulante soluble en agua, o emulsión de agua, o dispersión, que tiene grupos funcionales, en donde los grupos funcionales están inactivos de manera reversible en la composición adhesiva, tal como se prepara.

El documento EP 2716714 A1 se refiere a una dispersión acuosa que comprende un elastómero tipo caucho a base de poliamida, emulsionado y dispersado en la misma, en donde están contenidas de 0,8 a 10 partes en peso de un copolímero de etileno con un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, en relación con 100 partes en peso del elastómero tipo caucho a base de poliamida.

El documento WO 01/88039 A1 se refiere a películas flexibles, sellables por alta frecuencia, sin halógenos, fabricadas a partir de una mezcla de una copoliamida y una poliolefina, que tiene una funcionalidad de ácido carboxílico o anhídrido de ácido carboxílico que tiene copoliamida suficiente para producir un DLF de al menos 0,05 a una frecuencia de 27 megahercios, y sirven como sustitutos eficaces para películas flexibles de cloruro de polivinilo. Las películas pueden ser películas monocapa o películas multicapa, especialmente donde las películas sellables por alta frecuencia sirven como capas exteriores o superficiales en películas multicapa.

Por consiguiente, existe una necesidad en la técnica de un recubrimiento que pueda utilizarse para proporcionar una resistencia mejorada de la unión de laminación a los sustratos.

Resumen

Las realizaciones de la invención cumplen esas necesidades al proporcionar un recubrimiento que comprende una dispersión acuosa de una mezcla de una poliamida y un copolímero de etileno-ácido acrílico. El recubrimiento puede utilizarse sobre una variedad de sustratos que incluyen polímeros, metal y papel. El recubrimiento puede utilizarse como adhesivo de laminación térmica a base de agua, que proporciona una alta resistencia de unión a sustratos laminados.

Según una realización de la invención, se proporciona un adhesivo de laminación para su uso en sustratos. El adhesivo de laminación según la invención comprende: una dispersión acuosa que comprende una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico; y un reticulante de isocianato; en donde el adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.

Según una realización adicional de la invención, se proporciona un método para formar una adhesión laminada entre dos sustratos. El método incluye aplicar recubrimiento adhesivo de laminación a una superficie de un primer sustrato, comprendiendo el recubrimiento adhesivo de laminación una dispersión acuosa que comprende de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % en peso de sólidos, y el resto de agua y amoniaco, en donde los sólidos comprenden una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico, y un reticulante de isocianato, y en donde el adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos; aplicar una superficie de un segundo sustrato al recubrimiento adhesivo de laminación; y calentar el primer sustrato, el recubrimiento adhesivo de laminación y el segundo sustrato, para lograr la adhesión laminada entre el primer y el segundo sustrato.

En otra realización más, se proporciona una estructura laminada. La estructura laminada incluye un primer y un segundo sustrato. El primer sustrato se lamina al segundo sustrato con un adhesivo de laminación. El adhesivo de laminación comprende una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. El adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.

Por consiguiente, varias realizaciones se orientan a un adhesivo de laminación térmica para sustratos que incluyen una dispersión acuosa de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. Estas y otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones adjuntas.

Descripción detallada

Ahora se hará referencia en detalle a varias realizaciones de adhesivos de laminación térmica que incluyen una dispersión acuosa. Los componentes del adhesivo de laminación incluyen una dispersión acuosa de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. Dicho adhesivo de laminación térmica puede utilizarse con varios sustratos, incluidos los sustratos que reciben imprimación y que posteriormente se imprime sobre los mismos utilizando una impresora digital. Las realizaciones del adhesivo de laminación pueden proporcionar ventajas sobre los anteriores adhesivos sin disolvente, o los basados en disolvente, o los basados en agua. Por ejemplo, varias realizaciones del adhesivo de laminación no requieren ningún cocatalizador peligroso para lograr la reticulación. Además, varias realizaciones del adhesivo de laminación proporcionan una mayor resistencia de unión tras la laminación. Además, varias realizaciones del adhesivo de laminación proporcionan un método de laminación de rodillos de diámetro pequeño de sustrato de banda estrecha, con un tiempo de curado mínimo (en algunas realizaciones, no se requiere curado posterior), en comparación con otros adhesivos sin disolvente, o basados en disolvente, o basados en agua.

A menos que se indique lo contrario, la divulgación de cualesquiera intervalos en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, debe entenderse como que incluye el propio intervalo y también cualquier cosa que se contenga dentro del mismo, así como los puntos finales.

En varias realizaciones, un adhesivo de laminación incluye una dispersión acuosa que incluye una mezcla de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. Como se usa en la presente memoria, una “ dispersión” hace referencia a un sólido o líquido finamente dividido en un medio líquido continuo. Una dispersión acuosa es una dispersión en la que el medio líquido continuo es agua.

En algunas realizaciones, la mezcla de dispersión puede incluir, además, poliuretano. Diversas realizaciones también pueden incluir amoniaco u otros neutralizantes. El resto de la dispersión puede ser agua. Diversas realizaciones de la dispersión acuosa están sustancialmente libres de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos. Por “ sustancialmente libre” , se entiende que están presentes menos del 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.

El término “ dispersión” , como se usa en la presente memoria, con referencia a varias realizaciones, pretende incluir emulsiones de materiales esencialmente líquidos y dispersiones de partículas sólidas. Según varias realizaciones, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % en peso de sólidos. Más preferiblemente, en ciertas realizaciones, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 15 % a aproximadamente 30 % en peso de sólidos. La dispersión acuosa en varias realizaciones contiene de aproximadamente 60 % a aproximadamente 95 % en peso de agua. En ciertas realizaciones, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 70 % a aproximadamente 85 % en peso de agua.

En varias realizaciones, la poliamida está presente en una cantidad de aproximadamente 35 % a aproximadamente 70 % en peso, en base a los sólidos. En algunas realizaciones, la poliamida está presente en una cantidad de aproximadamente 30 % a aproximadamente 50 % en peso, en base a los sólidos. En realizaciones que incluyen más de aproximadamente 70 % de poliamida, la dispersión puede no ser estable, y la poliamida puede no permanecer adecuadamente dispersa en la mezcla. En varias realizaciones, las poliamidas son poliamidas altamente ramificadas de bajo peso molecular basadas en ácidos grasos, tales como ácido oleico. Las poliamidas disponibles comercialmente adecuadas para su uso pueden incluir, a modo ilustrativo y no limitativo, Macromelt® 6239 (disponible en Henkel). Las poliamidas incluidas en la dispersión acuosa pueden ser adhesivos termofusibles.

Según varias realizaciones, la poliamida es una poliamida terminada en amina. En algunas realizaciones, en la dispersión se pueden utilizar poliamidas con otros grupos funcionales terminales, tales como un grupo ácido. En dichas realizaciones, el uso de una poliamida con terminación funcional en la dispersión puede dar como resultado una unión mejorada de los sustratos tras la laminación, en comparación con una dispersión que incluya una poliamida “ no funcional” . Como se usa en la presente memoria, una poliamida “ no funcional” se refiere a una poliamida que carece de un grupo terminal funcional químicamente reactivo. Las poliamidas no funcionales pueden incluir, por ejemplo, nailon 6,6 o nailon 12. En algunas realizaciones, el uso de una poliamida con terminación funcional puede proporcionar, además, una mayor flexibilidad del recubrimiento adhesivo de laminación, en comparación con un recubrimiento adhesivo de laminación que incluya una poliamida no funcional.

Como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, el adhesivo de laminación también puede incluir poliuretano. En realizaciones específicas, los poliuretanos son alifáticos. El poliuretano puede estar presente desde una cantidad superior a 0 % a aproximadamente 70 % en peso, en base a los sólidos. En algunas realizaciones, el poliuretano está presente desde una cantidad superior a 40 % a aproximadamente 60 % en peso, en base a los sólidos. Los poliuretanos adecuados para su uso incluyen, a modo ilustrativo y no limitativo, Dispercoll® U56, U53, U54, y Neorez 605, comercializado por Bayer, que está en forma de dispersión acuosa de poliuretano. Sin pretender imponer ninguna teoría, el poliuretano reduce la temperatura de sellado térmico y añade adhesividad a la dispersión acuosa.

En varias realizaciones, el copolímero de etileno-ácido acrílico está presente en la dispersión en una cantidad de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso, en base a los sólidos. En algunas realizaciones, el copolímero de etileno-ácido acrílico está presente en una cantidad de aproximadamente 10 % a aproximadamente 50 % en peso, en base a los sólidos. En realizaciones que incluyen más de aproximadamente 50 % de copolímero de etileno-ácido acrílico, la dispersión puede no presentar una resistencia al agua o resistencia de unión adecuadas una vez laminada en una estructura flexible de envasado. Sin embargo, en realizaciones que incluyan menos de aproximadamente 10 % de copolímero de etileno-ácido acrílico, la dispersión puede volverse inestable y, en particular, la poliamida puede no permanecer adecuadamente dispersa. El copolímero puede tener un peso molecular promedio en número de aproximadamente 2.000 a aproximadamente 180.000. En varias realizaciones, el copolímero incluye de aproximadamente 65 % a aproximadamente 90 % en peso de comonómeros de etileno, y de aproximadamente 10 % a aproximadamente 35 % de comonómeros de ácido acrílico. Sin embargo, en algunas realizaciones, el copolímero incluye de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % de comonómeros de ácido acrílico. En otras realizaciones más, el copolímero incluye de aproximadamente 15 % a aproximadamente 20 % de comonómeros de ácido acrílico.

Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que el copolímero de etileno-ácido acrílico actúa como un tensioactivo polimérico para mantener la poliamida en dispersión. Convencionalmente, las poliamidas son difíciles de dispersar en agua. Sin embargo, en las realizaciones descritas en la presente memoria, la combinación de copolímero de etilenoácido acrílico con poliamida permite una dispersión estable a base de agua.

La mezcla de dispersión incluye, además, un reticulante, en donde el reticulante comprende un reticulante de isocianato. En otras realizaciones más, la mezcla de dispersión incluye de aproximadamente 1 % a aproximadamente 2 % de reticulante de isocianato. Sin pretender imponer ninguna teoría, la adición de un reticulante de isocianato a la mezcla de dispersión actúa para aumentar la resistencia al agua.

En realizaciones adicionales, el adhesivo de laminación también puede contener, opcionalmente, uno o más aditivos, tales como agentes antiespumantes (p. ej., Michelman DF016), agentes espesantes, y agentes humectantes, tales como glicol, tensioactivos y/o alcoholes.

Según algunas realizaciones, el copolímero puede prepararse como una dispersión, calentando el copolímero etilenode ácido acrílico sólido con una fase acuosa, en un reactor de presión, a temperatura (de aproximadamente 75 °C a aproximadamente 190 °C) y presión (de aproximadamente 300 psi a aproximadamente 800 psi) elevadas, en presencia de una base, tal como amoniaco. En algunas realizaciones, el amoniaco se incluye en cantidades de aproximadamente 0,1 % a 2,0 % en peso. El amoniaco, o en su forma anhidra, o en la acuosa, puede añadirse para neutralizar parte o toda la parte ácida del copolímero de etileno-ácido acrílico. La base reacciona con los grupos ácidos en el copolímero, y tras la fusión, el copolímero forma una dispersión. Las dispersiones de ácido acrílico de etileno adecuadas para su uso, incluyen, a modo ilustrativo y no limitativo, Primacor® 5985 y 5990, comercializado por Dow Chemical Company.

En otras realizaciones, se puede añadir ácido etilenacrílico a un reactor en forma sólida, y dispersarse junto con la poliamida.

51 bien se pueden emplear varios métodos para formar la dispersión, en varias realizaciones se utiliza amasado por fusión. En algunas realizaciones, se puede utilizar un amasador, un mezclador Banbury, una extrusora de un solo tornillo, o una extrusora de múltiples tornillos. Por ejemplo, se puede utilizar una extrusora de múltiples tornillos que tenga dos o más tornillos, a la que se le puede añadir un bloque de amasado en cualquier posición de los tornillos.

En varias realizaciones, una extrusora de doble tornillo incluye un depósito de base y un depósito de agua inicial, cada uno de los cuales incluye una bomba. Las cantidades deseadas de base y una cantidad inicial de agua se proporcionan desde el depósito base y el depósito de agua, respectivamente. En varias realizaciones, la base es amoniaco. En algunas realizaciones, la base y el agua se precalientan.

La resina en forma de gránulos se alimenta desde un alimentador hasta una entrada de la extrusora, donde la resina se funde o se compone. En algunas realizaciones, el agente dispersante se añade a la resina, mientras que en otras realizaciones, el agente dispersante se proporciona por separado a la extrusora de doble tornillo. En varias realizaciones, la “ resina” es la poliamida, y el “ agente dispersante” es el copolímero de etileno-ácido acrílico descrito anteriormente. Como ejemplo, en varias realizaciones se pueden mezclar gránulos de copolímero de etileno-ácido acrílico y gránulos de poliamida entre sí, antes de alimentarse a la extrusora, donde se funden y se mezclan entre sí.

A continuación, la masa fundida de resina se suministra a una zona de emulsificación de la extrusora, donde se añade la cantidad inicial de agua y base a través de una entrada. En algunas realizaciones, la mezcla emulsionada se diluye adicionalmente con agua adicional del depósito de agua, en una zona de dilución y enfriamiento de la extrusora.

En otras realizaciones, la poliamida, la dispersión de copolímero de etileno-ácido acrílico y, opcionalmente, el poliuretano y el reticulante, se combinan mediante un proceso de mezcla de alto cizallamiento en condiciones ambientales. Sin embargo, en algunas realizaciones el proceso de mezcla de alto cizallamiento puede realizarse parcial o completamente a temperatura (de aproximadamente 75 °C a aproximadamente 190 °C) y presión (de aproximadamente 300 psi a aproximadamente 800 psi) elevadas.

En varias realizaciones, a temperatura ambiente, el recubrimiento adhesivo de laminación tiene una viscosidad de dispersión de Brookfield de menos de aproximadamente 200 cP, cuando se mide utilizando un husillo Brookfield n.<°>3 y una velocidad de rotación de aproximadamente 60 rpm.

El recubrimiento adhesivo de laminación resultante se aplica a un primer sustrato de cualquier manera adecuada, incluyendo el uso de una máquina de laminación, recubrimiento por huecograbado, recubrimiento por rodillo, recubrimiento por alambrón, impresión flexográfica, recubrimiento por pulverización, serigrafía y similares. Los sustratos pueden incluir, a modo ilustrativo y no limitativo, sustratos celulósicos, poliméricos o basados en metales. Los sustratos celulósicos adecuados incluyen papel y otros sustratos no tejidos. Los sustratos metálicos o recubiertos de vidrio adecuados incluyen papel aluminio, películas poliméricas metalizadas, papel metalizado, y películas poliméricas recubiertas de AIO<x>o SiO<x>. Los sustratos poliméricos adecuados incluyen, pero no se limitan a, poliésteres, tales como tereftalato de polietileno, ácido poliláctico (PLC) y polihidroxialcanoatos (PHA), poliolefinas, tales como tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET), polipropileno orientado biaxialmente (BOPP), polietileno, y poliamidas, tales como poliamida orientada biaxialmente, cloruro de polivinilo. Otros sustratos pueden incluir, por ejemplo, fibra, madera, vidrio, tela no tejida, y similares. En algunas realizaciones, tal como donde el sustrato tenga una baja energía superficial (menos de aproximadamente 40 dinas/cm), la superficie del sustrato puede tratarse con un tratamiento de llama o un tratamiento de descarga corona, antes del recubrimiento.

En algunas realizaciones, el recubrimiento adhesivo de laminación se aplica a un primer sustrato. En ciertas realizaciones, el adhesivo de laminación puede aplicarse con un peso de capa de aproximadamente 0,5 a 3,0 g/m<2>en seco. Posteriormente, se puede aplicar un segundo sustrato al adhesivo de laminación. El primer sustrato, el adhesivo de laminación, y el segundo sustrato, pueden secarse para formar una adhesión laminada entre los dos sustratos. Los métodos adecuados de secado incluyen, pero no se limitan a, el uso de un horno, o rodillos calentados de una máquina de laminación. Una máquina de laminación adecuada incluye, pero no se limita a, un laminador de rodillos calientes ChemInstruments (modelo HL-100). Otros métodos adecuados de secado incluyen aire caliente, calor radiante, o cualquier otro medio adecuado que proporcione una adhesión laminada entre los dos sustratos. En varias realizaciones, el recubrimiento adhesivo de laminación se aplica al primer sustrato de tal manera que al secarse el recubrimiento forme un laminado de aproximadamente 0,3 micrómetros a aproximadamente 5,0 micrómetros de grosor. En algunas realizaciones, el recubrimiento forma un laminado de aproximadamente 1,0 a 3,0 micrómetros de grosor. Se pueden emplear otros grosores de recubrimiento. En varias realizaciones, el adhesivo de laminación se recubre directamente sobre el sustrato. Por ejemplo, el adhesivo de laminación se recubre sobre el sustrato sin que se aplique ningún recubrimiento o capas intermedias entre el adhesivo de laminación y la superficie del sustrato.

Debe entenderse que varias realizaciones proporcionan un único adhesivo de laminación, que incluye tanto poliamida como copolímero de etileno-ácido acrílico. Convencionalmente, se proporcionaron copolímeros de etileno-ácido acrílico y poliamida en capas separadas, para obtener las ventajas funcionales de cada uno de los componentes. Por ejemplo, el copolímero de etileno-ácido acrílico ofrece una buena adhesión a la tinta, pero por sí mismo no se adhiere bien a algunos sustratos poliméricos. Si bien la poliamida ofrece una buena adhesión a una amplia gama de sustratos poliméricos, debido a las dificultades para formar una dispersión acuosa estable, se dispersa convencionalmente en disolvente, especialmente disolventes orgánicos, lo que puede ocasionar problemas medioambientales cuando el disolvente se evapore. Alternativamente, la poliamida puede extruirse sobre el sustrato como una película. Sin embargo, el grosor de una película extrudida (con o sin capas de recubrimiento adicionales, tal como un recubrimiento que incluya copolímero de etileno-ácido acrílico), normalmente será de varios, hasta aproximadamente 10 micrómetros, lo que puede ser limitativo en diversas aplicaciones de envasado flexible. Por ejemplo, un recubrimiento más delgado puede reducir el grosor total del envasado flexible, puede reducir los costes asociados a la fabricación y envío, y puede permitir que se empleen otros recubrimientos para proporcionar otras ventajas, tales como resistencia a la perforación, sin afectar negativamente la flexibilidad del envasado.

Debe apreciarse que el adhesivo de laminación descrito anteriormente puede utilizarse junto con el recubrimiento de imprimación. Por ejemplo, después de que se haya aplicado la imprimación a un sustrato y se haya secado, el sustrato de polímero recubierto de imprimación, entonces puede imprimirse utilizando una prensa digital y tóner/tinta líquida. El adhesivo de laminación se puede aplicar a la superficie de sustrato imprimado/impreso antes de la laminación a un segundo sustrato polimérico. En varias realizaciones, cuando un sustrato imprimado e impreso se lamina a un segundo sustrato, la resistencia de unión es suficiente para provocar un fallo cohesivo en la capa de tinta, es decir, la resistencia de unión entre el imprimador y la tinta, y de la tinta al adhesivo de laminación, es mayor que la resistencia interna de la capa de tinta, de manera que la capa de tinta se dividió, y se observó en ambos sustratos de la laminación.

Debe entenderse ahora que varios aspectos de los adhesivos de laminación, estructuras laminadas, y métodos para formar una adhesión laminada entre dos sustratos se describen en la presente memoria, y que dichos aspectos pueden utilizarse junto con varios otros aspectos.

Según la invención, la descripción proporciona un adhesivo de laminación que comprende: una dispersión acuosa que comprende una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico; y un reticulante de isocianato; en donde el adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.

En una realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que la dispersión acuosa incluye de aproximadamente 25 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, y de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

En otra realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que la dispersión acuosa incluye de aproximadamente 25 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

En otra realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que la dispersión acuosa incluye de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

En otra realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que la dispersión incluye, además, poliuretano.

Esta dispersión acuosa puede incluir de aproximadamente 35 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de más de 0 % a 70 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

En otra realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que la dispersión acuosa incluye, además, amoniaco.

Según la invención, el adhesivo de laminación comprende una dispersión acuosa que incluye un reticulante de isocianato.

En este adhesivo de laminación, los sólidos incluyen de aproximadamente 1 % a aproximadamente 2 % en peso de reticulante de isocianato.

En otra realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que la dispersión incluye de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % en peso de sólidos, y de aproximadamente 60 % a aproximadamente 95 % en peso de agua.

En otra realización, el copolímero de etileno y ácido acrílico incluye de aproximadamente 65 % a aproximadamente 90 % de comonómeros de etileno, y de aproximadamente 10 % a aproximadamente 35 % de comonómeros de ácido acrílico.

En otra realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que la poliamida es una poliamida terminada en amina.

En otra realización, la descripción proporciona un adhesivo de laminación en el que el adhesivo de laminación tiene una viscosidad de dispersión de Brookfield de menos de aproximadamente 200 cps.

La descripción proporciona también un método para formar una adhesión laminada entre dos sustratos, que comprende: aplicar un recubrimiento adhesivo de laminación a una superficie de un primer sustrato, comprendiendo el recubrimiento adhesivo de laminación una dispersión acuosa que comprende de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % en peso de sólidos, y el resto de agua y amoniaco, en donde los sólidos comprenden una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico, y un reticulante de isocianato, y en donde el adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos; aplicar una superficie de un segundo sustrato al recubrimiento adhesivo de laminación; y calentar el primer sustrato, el recubrimiento adhesivo de laminación y el segundo sustrato, para lograr la adhesión laminada entre el primer y el segundo sustrato.

En este método, los sólidos pueden incluir de aproximadamente 25 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de aproximadamente 0 % a aproximadamente 70 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

En este método, los sólidos pueden incluir de aproximadamente 1 % a aproximadamente 2 % en peso de reticulante de isocianato.

El adhesivo de laminación se puede aplicar al primer sustrato con un peso de capa de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3,0 g/m2 en seco.

La poliamida puede ser una poliamida terminada en amina.

El calentamiento puede realizarse a una temperatura de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 120 °C.

El calentamiento puede producirse durante aproximadamente 1 minuto.

La descripción proporciona también una estructura laminada. La estructura laminada incluye un primer y un segundo sustrato. El primer sustrato se lamina al segundo sustrato con un adhesivo de laminación. El adhesivo de laminación incluye una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. El adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.

La descripción proporciona una estructura laminada en la que la mezcla incluye, además, poliuretano.

La descripción proporciona también una estructura laminada que incluye un adhesivo de laminación según la invención, donde la mezcla incluye un reticulante de isocianato.

La estructura laminada puede incluir, además, una capa de imprimación recubierta al primer sustrato.

Esta estructura laminada puede incluir sobre la capa de imprimación una imagen impresa con tóner o tinta.

Con el fin de que varias realizaciones puedan entenderse más fácilmente, se hace referencia a los siguientes ejemplos que pretenden ilustrar varias realizaciones, pero no limitan el alcance de las mismas.

Ejemplo 1

Se aplicó imprimación a una película de tereftalato de polietileno orientada biaxialmente (BOPET) con un grosor de 12 micrómetros, utilizando un recubrimiento de imprimación con un peso de recubrimiento de 0,3 g/m2 en seco, según las realizaciones descritas anteriormente, se imprimió, y luego se recubrió con un adhesivo de laminación térmica según una realización de la invención con un peso de capa de 3,0 g/m2 en seco. El recubrimiento de imprimación incluyó un 15 % en peso de sólidos, y un 70 % de poliamida Macromelt® (Henkel Corp., Connecticut), y un 30 % de EAA Primacor® (Dow Chemical Company, Michigan), en peso, en base a sólidos. El adhesivo de laminación incluyó un 48 % en peso de poliamida, un 21 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, un 29 % en peso de poliuretano, y un 2 % en peso de reticulante de isocianato. El adhesivo de laminación se recubrió a mano con varillas Meyer. La banda de película impresa y recubierta, seguidamente se laminó térmicamente a una película soplada de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) con un grosor de 75 micrómetros (Laminado A). Las películas se laminaron entre sí a 60 °C a una velocidad de 1,5 metros por minuto en un laminador de rodillos calientes ChemInstruments (modelo HL-100). Se produjo también una muestra de control (Laminado B) con las mismas películas en una configuración idéntica, pero utilizando un adhesivo bicomponente convencional a base de agua obtenido de Dow Chemical Company (ROBOND™ L330 con co-catalizador de isocianato al 2 %). Estas películas también se laminaron a 60 °C a una velocidad de 1,5 metros por minuto.

A continuación, los laminados se sometieron a pruebas para determinar la resistencia de unión, utilizando el método descrito en ASTM F-88, y los resultados se muestran a continuación en la Tabla 1.

Como puede observarse, las muestras laminadas formadas según realizaciones de la invención, mostraron una mayor resistencia de unión para todas las muestras impresas con varios colores de tinta.

También se probaron los laminados para la pruebas de fallo de transferencia de tinta tras deconstruir el laminado, y los resultados se muestran en la Tabla 2 a continuación. La designación “ NT” indica que no se transfirió tinta desde la banda impresa a la banda sellante tras deconstruir el laminado, o que se produjo una falta de adhesión de tinta al adhesivo y/o una falta de adhesión del adhesivo a la película sellante y/o un fallo de cohesión de la capa adhesiva. La designación “ PT” indica una transferencia parcial de tinta desde el sustrato impreso al sustrato sellante tras deconstruir el laminado. “ FT” indica la transferencia completa de tinta desde el sustrato impreso al sustrato sellante cuando el laminado se encuentra deconstruido, o que la resistencia de unión del adhesivo a la tinta es mayor que la resistencia de unión de la tinta a la banda de impresión. “ IS” indica que la tinta se dividió o que se produjo un fallo de cohesión de la capa de tinta. “ IT” indica la transferencia de tinta, lo que significa que una parte de la tinta se transfirió desde el sustrato primario sobre el que se imprimió, al sustrato secundario, del cual se laminó al sustrato impreso primario.

Como puede observarse, el laminado que incluye un adhesivo de laminación térmica según una realización de la invención, mostró una mayor adhesión general de la capa de tinta/adhesivo respecto a un adhesivo de laminación convencional. Como se muestra en al menos una muestra, la resistencia de unión fue tal que la película de BOPET se desgarró tras deconstruir el laminado.

Ejemplo 2

Se imprimió una película de tereftalato de polietileno orientada biaxialmente (BOPET) con un grosor de 12 micrómetros, y seguidamente se recubrió con un adhesivo de laminación térmica según una realización de la invención con un peso de capa de 3,0 g/m2 en seco, en una unidad de recubrimiento/laminación a base de agua Digilam de escala comercial fabricada por ABG. La superficie de tinta de la película impresa se trató en corona a un nivel de dinas de 46. A continuación, se recubrió con el adhesivo de laminación térmica mediante un sistema de recubrimiento por huecograbado directo, utilizando un rodillo anilox de 160 líneas/cm y 14,8 ml/m2 Se utilizó una barra alisadora que giraba en dirección opuesta a la dirección del proceso, a 105 % de la velocidad de línea para alisar el recubrimiento aplicado. El adhesivo de laminación incluyó un 48 % en peso de poliamida, un 21 % en peso de copolímero de etilenoácido acrílico, un 29 % en peso de poliuretano, y un 2 % en peso de reticulante de isocianato. A continuación, la película recubierta se secó en hornos consecutivos, ajustados a 100, 87, 54 y 32 °C, respectivamente. La banda de película impresa y recubierta, seguidamente se laminó térmicamente a una película soplada de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) con un grosor de 75 micrómetros (Laminado A). Las películas se laminaron entre sí en un horno a 100 °C durante 1 minuto, a una velocidad de 33 metros por minuto. Se produjo también una muestra de control (Laminado B) con las mismas películas en una configuración idéntica, pero utilizando un adhesivo bicomponente convencional a base de agua obtenido de Dow Chemical Company (ROBOND™ L330 con co-catalizador de isocianato al 2 %). Estas películas también se laminaron a 100 °C, a una velocidad de 33 metros por minuto.

A continuación, las películas se sometieron a pruebas para determinar la resistencia de unión, utilizando el método descrito en ASTM F-88, y los resultados se muestran a continuación en la Tabla 3.

Como puede observarse, las muestras laminadas formadas según realizaciones de la invención, mostraron una mayor resistencia de unión en la mitad de las muestras probadas. En esas otras muestras donde la resistencia de unión del Laminado A no fue significativamente mayor que la del Laminado B, los resultados son comparables y dentro del error experimental.

Los laminados también se probaron para los fallos de transferencia de tinta tras deconstruir el laminado, y los resultados se muestran en la Tabla 4 a continuación. “ IS” indica que la tinta se dividió o que se produjo un fallo de cohesión de la capa de tinta. En el caso de todas las muestras probadas, la laminación falló debido a la división de tinta.

Como puede observarse, el laminado que incluye un adhesivo de laminación térmica según una realización de la invención, mostró una mayor adhesión general de la capa de tinta/adhesivo respecto a un adhesivo de laminación convencional.

Ejemplo 3

Se imprimió en sentido inverso una película de tereftalato de polietileno orientada biaxialmente (BOPET) con un grosor de 12 micrómetros, con tintas HP-Indigo con un archivo comercial de impresión de envasado. La superficie de la tinta se trató en corona a un nivel de dinas de 44. A continuación, el BOPET impreso tratado con corona se laminó a una película sellante de polietileno de baja densidad (LLDPE) de 75 micrómetros, utilizando Laminadora, un laminador de escala comercial térmico basado en agua. El adhesivo de laminación incluyó un 48 % en peso de poliamida, un 21 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, un 29 % en peso de poliuretano, y un 2 % en peso de reticulante de isocianato. El rodillo anilox usado para aplicar el recubrimiento fue de 170 líneas/pulgada y 10,0 BCM/pulgada cuadrada. Se aplicó un peso de capa seca de 0,8 gramos por metro cuadrado (g/m2). El recubrimiento se secó en un horno de 3 metros de largo, a 90 °C. La laminación se produjo a una velocidad de línea de 7 metros/minuto.

A continuación, la estructura de la película laminada se probó para determinar la resistencia de unión, utilizando el método descrito en ASTM F-88, inmediatamente después de la laminación. En áreas donde no había tinta presente, la laminación falló inmediatamente debido al rasgado de la película de BOPET, lo que demuestra la mayor resistencia de unión obtenible. En áreas donde había tinta presente, la resistencia de unión de laminación midió 4,0 Newtons por pulgada, siendo el mecanismo de fallo un fallo de cohesión de la tinta. Esta resistencia de unión excedió el estándar de la industria de 3,5 Newtons por pulgada, necesario para el corte inmediato y conversión en bolsas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un adhesivo de laminación que comprende:

una dispersión acuosa que comprende una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico; y

un reticulante de isocianato;

en donde el adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.

2. El adhesivo de laminación de la reivindicación 1, en donde la dispersión acuosa comprende de 25 % a 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

3. El adhesivo de laminación de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la dispersión acuosa comprende de 10 % a 30 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

4. El adhesivo de laminación de la reivindicación 1, en donde la dispersión acuosa comprende:

de un 25 % a 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa;

de más de 0 % a 70 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y

de un 10 % a 30 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa.

5. El adhesivo de laminación de la reivindicación 1, en donde la dispersión acuosa comprende además amoniaco.

6. El adhesivo de laminación de la reivindicación 1, en donde el copolímero de etileno y ácido acrílico comprende de 65 % a 90 % de comonómeros de etileno, y de 10 % a 35 % de comonómeros de ácido acrílico.

7. El adhesivo de laminación de la reivindicación 1, en donde la poliamida es una poliamida terminada en amina.

8. El adhesivo de laminación de la reivindicación 1, en donde el adhesivo de laminación tiene una viscosidad de dispersión de Brookfield de menos de 200 cps, cuando se mide utilizando un husillo Brookfield n.° 3 y una velocidad de rotación de 60 rpm.

9. Un método para formar una adhesión laminada entre dos sustratos, que comprende:

aplicar recubrimiento adhesivo de laminación a una superficie de un primer sustrato, comprendiendo el recubrimiento adhesivo de laminación una dispersión acuosa que comprende de aproximadamente 5 % a 40 % en peso de sólidos, y el resto de agua y amoniaco, en donde los sólidos comprenden una mezcla de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico, y un reticulante de isocianato, y en donde el adhesivo de laminación comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos; aplicar una superficie de un segundo sustrato al recubrimiento adhesivo de laminación; y calentar el primer sustrato, el recubrimiento adhesivo de laminación y el segundo sustrato, para lograr la adhesión laminada entre el primer y el segundo sustrato.

10. El método de la reivindicación 9, en donde el adhesivo de laminación se aplica al primer sustrato con un peso de capa de 0,5 a 3,0 g/m2 en seco.

11. El método de la reivindicación 9, en donde la poliamida es una poliamida terminada en amina.

12. El método de la reivindicación 9, en donde el calentamiento es a una temperatura de 60 °C a 120 °C.

13. El método de la reivindicación 9, en donde el calentamiento se produce durante 1 minuto.

14. El método de la reivindicación 9, en donde los sólidos comprenden de 1 % a 2 % en peso de reticulante de isocianato.

15. El método de la reivindicación 9, en donde los sólidos comprenden:

de 25 % a 70 % en peso de poliamida;

de más de 0 % a 70 % en peso de poliuretano; y

de 10 % a 30 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico.