IT202100006368A1 - Nastro per mascheratura di precisione di superfici delicate - Google Patents

Description

Nastro per mascheratura di precisione di superfici delicate

Campo dell?invenzione

[0001]. La presente invenzione ? diretta ad un nastro per mascheratura di precisione di superfici delicate munito di un?ottima adesione al substrato e facilit? di rimozione al termine dell?uso.

Background dell?invenzione

[0002]. Nel campo dell?imbiancatura e della verniciatura di ambienti, ? pratica comune coprire elementi che devono essere protetti dalla imbiancatura/verniciatura con un nastro di mascheratura. Le principali propriet? di questo nastro devono essere da un lato una buona adesione al substrato, dall?altro lato la facilit? di distacco dal substrato stesso nel momento in cui, a volte dopo alcuni giorni, il lavoro ? terminato e si possono rimuovere i nastri di protezione. Queste due caratteristiche sono spesso in contrasto tra di loro, perch? maggiore ? l?adesione al substrato, maggiore sar? la difficolt? a distaccare il nastro alla fine del lavoro e maggiore sar? il rischio di danneggiare il substrato stesso. Storicamente i nastri per superfici delicate vengono realizzati utilizzando prodotti con basso valore di adesivit? e medio/alto tack per garantire un buon ancoraggio immediato del nastro su qualsiasi superfice ed al tempo stesso permetterne la rimovibilit? senza danneggiamenti e rilascio.

[0003]. Esiste ancora la necessit? di un nastro per mascheratura di precisione di superfici delicate che sia capace di aderire ai vari substrati che possono presentarsi all?uomo dell?arte in modo saldo e duraturo nel tempo, ma che al tempo stesso possa essere rimosso dal substrato alla fine del suo utilizzo senza provocare danni al substrato stesso.

Breve riassunto dell?invenzione

[0004]. La presente invenzione ? diretta ad un nastro per mascheratura che comprende un supporto sul quale ? stata spalmata una composizione comprendente da 50 a 80 % in peso di microsfere aventi un diametro medio volumetrico compreso tra 20 micron e 40 micron e dal 20 al 50 % in peso di un legante costituito da una miscela di esteri acrilici lineari e ramificati essendo le percentuali calcolate sulla frazione organica della composizione. Il nastro della presente invenzione ? inoltre caratterizzato da un?adesivit? inferiore a 1,0 N/cm.

Descrizione dettagliata dell?invenzione

[0005]. Il nastro secondo la presente invenzione ? costituito da un nastro di supporto di carta Washi o carta giapponese. La carta Washi infatti consente la mascheratura di superfici senza sbavature grazie alla consistenza della carta stessa. In un modo preferito di realizzazione la carta Washi ha uno spessore compreso tra 50 ?m e 80 ?m, pi? preferibilmente tra 60 ?m e 70 ?m.

[0006]. Per lo sviluppo della composizione adesiva, si ? partiti da polimeri acrilici a basso peso molecolare e minor Tg per avere un?alta bagnabilit? della superficie di applicazione e quindi una corretta adesivit? immediata (tack). In Tabella 1 sono riportati i risultati delle prove con due copolimeri commerciali a bassa Tg costituiti da 2-etilesil acrilato e butil acrilato.

[0007]. Le diverse miscele di adesivo non hanno permesso di raggiungere i risultati attesi nei test applicativi confermando che con l?impiego di adesivi acrilici convenzionali ? difficile raggiungere il giusto compromesso tra adesivit?, tack e coesione per avere un nastro in grado di aderire sulle superfici delicate come quelle testate.

[0008]. Per poter massimizzare il tack ed allo stesso tempo conferire un buon ancoraggio sulle superfici, sono stati presi in considerazione alcuni prodotti che trovano applicazione nel campo dei riposizionabili cio? gli adesivi a microsfere. Questi adesivi, pi? in generale definiti come PSA eterogenei, sono costituiti da microsfere acriliche a bassa Tg, leggermente reticolati, di dimensioni variabili in un range tra 10-100micrometri. Le microsfere in sospensione sono miscelate ad un?emulsione di un binder, che una volta asciugato costituisce la matrice dell?adesivo.

[0009]. Il principio delle microsfere ? quello di creare una struttura eterogenea in grado di limitare i punti di contatto tra la componente adesiva e la superficie di applicazione. In base alla letteratura, gli aspetti che maggiormente caratterizzano le performance di un adesivo a microsfere sono: la quantit? di adesivo applicato, il diametro delle microsfere, la tipologia di binder utilizzato, il rapporto microsfere binder ed infine l?adesivo stesso delle microsfere. L?utilizzo di microsfere aventi propriet? adesive in composizioni di adesivi sensibili alla pressione (PSA) ? noto dagli anni ?70. Le microsfere utilizzate nel campo dei PSA sono generalmente preparate per polimerizzazione in emulsione di un monomero acrilico o metacrilico in presenza di un monomero ionico e/o di un tensioattivo ionico o non ionico. Per modificare il potere adesivo delle microsfere ? noto l?utilizzo di acido acrilico o metacrilico. Esempi di processi per la formazione di microsfere sono divulgati tra gli altri in US 3,691,140, US 4,166,152, US 4,786,696.

[0010]. Questa tipologia di adesivi, proprio per la loro natura eterogenea, ovvero per la presenza di pi? fasi all?interno dello stesso sistema, non possiede elevata coesione interna perch? l?interfase binder microsfera rappresenta un punto di discontinuit? e di fragilit?. Questo fenomeno ? tanto pi? evidente al crescere della grammatura di adesivo e all?aumentare delle microsfere rispetto al binder perch? aumenta la possibilit? che le microsfere si stratifichino all?interno dell?adesivo. La struttura ottimale si raggiunge con un monostrato di microsfere in modo che possano aderire al substrato spalmato, riducendo il rischio di rotture coesive dell?adesivo che causano fenomeni di rilascio.

[0011]. In base a questi presupposti, ? stato deciso di proseguire lo sviluppo del prodotto applicando una quantit? di adesivo tra 10-16 g/m2.Tra i diversi adesivi a microsfere disponibili sul mercato ? stato selezionato un adesivo avente le seguenti caratteristiche: diametro medio volumetrico delle microsfere: 30 ?m, rapporto microsfere/binder 85/15.

[0012]. Un primo set di prove ? stato condotto utilizzando composizioni a base di microsfere, con una quantit? di binder molto bassa, di circa il 15% in peso. In queste condizioni, si ? osservato un buon comportamento su superfici quali la carta, ma problemi di trasferimento di adesivo sulla superficie nel caso di PVC e alluminio. Sostanzialmente, parte delle microsfere restavano sulla superficie dopo il distacco del nastro. In tabella 1 sono mostrati i risultati dei test su due composizioni a grammatura leggermente diversa, utilizzando microsfere ottenute per polimerizzazione di 2-etilesil acrilato e butil acrilato come legante in proporzione 85/15. Le microsfere hanno diametro medio volumetrico di circa 30 ?m. Le due composizioni differiscono soltanto per la grammatura.

Tabella 1

[0012]. In seguito a verifiche analitiche direttamente sul campione ? stato possibile constatare che il rilascio di adesivo fosse riconducibile al trasferimento di microsfere sulla superfice di applicazione. Si ? resa necessaria una modifica dell?adesivo riducendo la densit? di microsfere per unit? di area, agendo sulla quantit? di microsfere sulla totale massa di adesivo, mediante l?impiego di un secondo binder a bassa Tg per poter distribuire pi? uniformemente le microsfere ed aumentarne il distanziamento, conferendo maggior resistenza alla frattura coesiva. A questo scopo, la composizione utilizzata per le prove della tabella 1 ? stata miscelata con un legante acrilico composto da una miscela circa 80/20 di 2-etilesil acrilato e butil acrilato. Il rapporto tra la quantit? di microsfere e il legante ? stato fatto variare nel modo seguente: 68/32, 40/60, 24/76. I risultati ottenuti sono mostrati in tabella 2, in cui si mostra come una quantit? di microsfere del 40 % in peso sia insufficiente a garantire il risultato ottimale della composizione comprendente il 68 % in peso di microsfere. Conseguentemente, la composizione della presente invenzione contiene microsfere in una quantit? compresa tra 50 e 80 % in peso, preferibilmente tra 55 e 75 % in peso, ancor pi? preferibilmente tra 60 e 70 % in peso, sulla base della componente organica della composizione.

Tabella 2

[0013]. Al fine di evitare il distacco delle microsfere dal substrato, ? pratica comune quella di miscelare le microsfere con un legante acrilico o metacrilico. L?utilizzo di un legante consente non solo di evitare il distacco delle microsfere ma anche di dosare l?adesivit? della formulazione. Infatti, all?aumentare della percentuale di legante aumenta anche il potere adesivo della formulazione. La presente invenzione ? preferibilmente diretta ad una formulazione comprendente come legante una miscela comprendente un alchil acrilato (o metacrilato) lineare e un alchil acrilato (o metacrilato) ramificato, in cui il gruppo alchile ramificato ? C5-C10 e il gruppo alchile lineare ? C2-C6, e in cui il gruppo alchile ramificato contiene pi? atomi di carbonio del gruppo alchile lineare. In un modo di realizzazione preferito, l?estere acrilico lineare ? butilacrilato e l?estere acrilico ramificato ? isoottilacrilato, ancor pi? preferibilmente 2-etilesilacrilato.

[0014]. Le microsfere possono caratterizzarsi non solo per i monomeri utilizzati per la loro preparazione, ma anche per la dimensione della microsfera, che deriva essenzialmente dalla dimensione della fase dispersa dell?emulsione di partenza nel processo di preparazione delle microsfere. All?aumentare della dimensione delle microsfere diminuisce la superficie di contatto tra il legante e la superficie di destinazione, cio? la superficie su cui viene posizionato il nastro. Se pensiamo ad un nastro contenente microsfere aventi diametro medio volumetrico di circa 50 ?m, per una concentrazione abbastanza elevata di microsfere avremo che il legante si disporr? sul supporto ed avr? un livello medio inferiore a 50 ?m. Quindi, una volta applicato il nastro alla superficie di destinazione, avremo che il contatto tra superficie e adesivo avverr? prevalentemente sulle microsfere che sporgono dalla composizione. Al diminuire della dimensione delle microsfere aumenter? la possibilit? di contatto tra la superficie di destinazione e il legante, aumentando di conseguenza la forza di adesione del nastro sulla superficie. La presente invenzione ? diretta ad una composizione PSA che utilizza microsfere aventi un diametro medio volumetrico delle particelle compreso tra 20 ?m e 40 ?m, preferibilmente tra 25 ?m e 35 ?m.

[0015]. Un altro parametro importante per le propriet? adesive del nastro ? la quantit? di composizione adesivo presente sul nastro stesso. All?aumentare della quantit? espressa in g/m<2 >aumenter? l?adesivit? del nastro stesso. In particolare, nel caso di utilizzo di microsfere, la quantit? di adesivo influenza la quantit? percentuale di superficie della parete che entra in contatto con la composizione adesiva rispetto alla percentuale di parete che entra in contatto con le microsfere.

[0016]. Lo studio ha quindi riguardato una serie di parametri quali tipo e dimensione delle microsfere, tipo di legante, rapporto relativo microsfere/legante e quantit? di composizione adesiva. Per quel che riguarda la quantit? di composizione adesiva, ? stato osservato che i risultati migliori si ottengono con una quantit? di adesivo sul supporto compresa tra 10 e 20 g/m<2>, pi? preferibilmente tra 12 e 18 g/m<2>.

[0017]. La composizione adesiva pu? anche comprendere opzionalmente un plastificante in quantit? preferibilmente comprese tra 0 e 2% in peso. I plastificanti sono generalmente usati nei sistemi polimerici per ammorbidire una composizione o per renderla maggiormente processabile. Poich? gli adesivi PSA rappresentano una classe unica di adesivi caratterizzati dalla loro abilit? di formare legami dietro applicazione di una leggera pressione, i plasticizzanti possono giocare un ruolo importante nel migliorarne le prestazioni. Esempi di plasticizzanti utili nella presente invenzione sono: gli ftalati, i benzoati, i poliesteri, gli epossidi di olii vegetali, e il PEG. Un plastificante particolarmente preferito ? il PEG.

[0018]. Inoltre, la composizione adesiva della presente invenzione pu? comprendere una quantit? compresa tra 0 e 2 % di monomeri funzionale quali per esempio acido acrilico e monomeri reticolanti.

[0019]. Per quel che riguarda la dimensione delle microsfere, sebbene sia possibile ottenere composizioni aventi una buona adesione e buone propriet? di rilascio anche con microsfere di diametro superiore, ? stato trovato che un diametro medio volumetrico delle particelle compreso tra 20 e 40 ?m, preferibilmente tra 25 e 35 ?m, rappresenta il miglior compromesso tra le varie esigenze del prodotto.

[0020]. Il monomero di partenza per l?ottenimento delle microsfere ? preferibilmente l?iso-ottil acrilato. Possono anche essere presenti in quantit? minori acido (met)acrilico e/o un monomero ionico e/o un tensioattivo ionico o non ionico.

[0021]. Quindi, in un modo di realizzazione preferito, il nastro secondo la presente invenzione presenta una quantit? di composizione adesiva compresa tra 10 e 20 g/m<2>, una quantit? di microsfere compresa tra 50 e 80 %, preferibilmente tra il 55 % in peso e il 75 % in peso, ancor pi? preferibilmente tra il 60 e il 70 % in peso, aventi un diametro medio volumetrico delle particelle compreso tra 20 e 40 ?m. Le microsfere sono polimeri di un (met)acrilato alchilico ramificato C4-8, mentre il legante ? composto da una miscela di alchil acrilato ramificato C4-8 e lineare C2-6. Preferibilmente il legante comprende una miscela di butil acrilato e 2-etilesil acrilato. Ancor pi? preferibilmente il rapporto in peso tra butil acrilato e 2-etilesil acrilato ? compreso tra 70:30 e 30:70.

[0022]. La composizione, oltre alle microsfere e al legante pu? contenere una quantit? variabile tra 0 e 2 % in peso di monomeri funzionali, quali per esempio reticolanti. Inoltre, pu? essere presente un plastificante, per esempio PEG, in quantit? compresa tra 0 e 2 % in peso.

Claims (10)

Rivendicazioni

1. Un nastro per mascheratura di precisione di superfici delicate, comprendente:

a. un supporto di carta washi;

b. una composizione spalmata sul supporto, la quale composizione comprendente da 50 a 80 % in peso di microsfere aventi un diametro medio volumetrico compreso tra 20 ?m e 40 ?m e dal 20 al 50 % in peso di un legante comprendente una miscela di esteri acrilici lineari e ramificati, essendo le percentuali calcolate sulla frazione organica della composizione;

in cui il nastro mostra una adesivit? come misurata col metodo AFERA 5001 inferiore a 1,0 N/cm.

2. Il nastro della rivendicazione 1, in cui gli l?estere acrilico lineare comprende butil acrilato.

3. Il nastro delle rivendicazioni 1-2, in cui l?estere acrilico ramificato comprende iso-ottil acrilato.

4. Il nastro delle rivendicazioni 1-3, in cui il legante comprende da 0 a 2% di un plastificante.

5. Il nastro della rivendicazione 4, in cui il plastificante ? PEG.

6. Il nastro delle rivendicazioni 1-5, in cui le microsfere hanno un diametro medio volumetrico compreso tra 25 ?m e 35 ?m.

7. Il nastro delle rivendicazioni 1-6, in cui il legante comprende una miscela di butil acrilato e 2-etilesil acrilato.

8. Il nastro della rivendicazione 7, in cui il rapporto in peso tra butil acrilato e 2-etilesil acrilato ? compreso tra 70:30 e 30:70.

9. Il nastro delle rivendicazioni 1-8, in cui il supporto ? una carta washi avente uno spessore compreso tra 50 ?m e 80 ?m.

10. Il nastro della rivendicazione 9, in cui la carta washi ha uno spessore compreso tra 60 ?m e 70 ?m.