ITMI20090916A1 - Metodo per la preparazione di carta termoadesiva. - Google Patents
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METODO PER LA PREPARAZIONE DI CARTA TERMOADESIVA"
D E S C R I Z I O N E
Il presente trovato ha come oggetto un metodo per la preparazione di una carta termoadesiva con tempo di presa ridotto e tempo di indurimento modulabile secondo la necessità, una carta termoadesiva ottenibile per mezzo del metodo qui descritto ed un suo uso particolarmente, ma non esclusivamente, per la dorsatura di libri.
La carta termoadesiva può essere impiegata in svariati campi, tra i quali quello della legatoria, della realizzazione di campionari tessili o dell'imballaggio.
Nel campo della legatoria, ad esempio, è attualmente possibile utilizzare due tipi di colle per la dorsatura dei libri, le colle all'acqua (viniliche) e le colle hot melt (termofusibili).
Le colle viniliche richiedono tempi di presa elevati (60-180 minuti) , a causa della necessità di far evaporare l'acqua contenuta nella colla. Inoltre l'apparecchiatura che si utilizza per stendere tale colla comporta che il dosaggio sia approssimativo, provocando conseguenze svantaggiose quali una qualità poco costante dell'incollatura, scarti elevati e frequenti fermi macchina .
Le colle hot melt richiedono tempi di presa molto più brevi (10-60 secondi), ma poiché vengono applicate con un'apparecchiatura simile a quella usata per le colle viniliche, permangono i problemi legati alla qualità dell'incollatura ed alla produttività -Inoltre il processo di rilegatura dei libri con entrambi i tipi di colla sopra menzionati richiede la presenza costante di un operatore alla macchina.
In aggiunta a ciò, le colle comunemente utilizzate di tipo hot melt presentano un tempo di presa ed un tempo di indurimento molto simili: dopo 1-2 minuti il legame instaurato diviene irreversibile, impedendo così di modificare l'operazione di incollaggio.
Nell'ambito della presente invenzione, per "tempo di presa" si intende il tempo necessario per la formazione del legame tra la carta termoadesiva ed il materiale da incollare (carta, cartone, film plastici, tessuti). Similarmente, per "tempo di indurimento della presa", detto anche "tempo aperto", si intende il tempo necessario perchè il legame instaurato nella fase di "presa" diventi irreversibile.
I solidi polimerici non sono caratterizzati da una temperatura di fusione poiché non presentano una transizione netta dallo stato solido a quello liquido; in tali polimeri al contrario si verifica, all<1>aumentare della temperatura, un passaggio più o meno veloce dalla fase solida a quella di un liquido a viscosità via via decrescente, sino a giungere ad un'eventuale decomposizione del polimero stesso. Si parla pertanto di "intervallo di rammollimento", che può essere definito da diversi metodi di prova ed è valutabile solo tramite apparecchi di laboratorio e solo sul polimero tal quale. Data la scarsa praticità di definire questa grandezza, è stato introdotto il concetto di "temperatura di rinvenimento", un parametro di uso pratico, che indica la temperatura alla quale il polimero collante spalmato sulla carta possiede una consistenza non-solida. In tale condizione il polimero manifesta le sue proprietà adesive,· nello stesso tempo però, se si parla di materiali precedentemente incollati su di un supporto, il raggiungimento della temperatura di rinvenimento fa si che la colla perda la sua solidità, con il rischio che il materiale si distacchi dal supporto. Per le applicazioni della presente invenzione quindi, la temperatura di rinvenimento deve essere sufficientemente elevata da garantire l'adesione dei materiali anche quando vengano esposti ad elevate temperature.
I prodotti attualmente disponibili sul mercato non presentano contemporaneamente una combinazione di caratteristiche quali un ridotto tempo di attesa per la presa dell'adesivo, un tempo di indurimento modulabile ed elevata resistenza alla piegatura .
Esiste pertanto la necessità di una carta termoadesiva in grado di ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e di un metodo per la preparazione di tale carta termoadesiva.
Compito precipuo del presente trovato è quello di fornire un metodo di preparazione di una carta termoadesiva dotata di tempo di indurimento della presa modulabile da pochi secondi a diverse ore, che non richieda tempi di attesa superiori ai 10 secondi per la presa dell'adesivo, che non presenti una temperatura di rinvenimento troppo bassa da provocare scollamenti indesiderati ed avente inoltre un'elevata resistenza alla piegatura .
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di fornire un metodo di preparazione di una carta termoadesiva per dorsare libri che possa essere utilizzato su macchine automatiche ad elevata velocità.
Non ultimo scopo del trovato è quello di fornire un metodo di preparazione di una carta termoadesiva che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi .
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un metodo per la preparazione di una carta termoadesiva comprendente i passaggi di:
- impregnare un foglio di carta con una o più resine idrosolubili selezionate dal gruppo costituito da cellulose modificate, alcoli polivinilici totalmente o parzialmente idrolizzati aventi peso molecolare da 14000 a 205000 g/mol , amidi idrolizzati aventi viscosità da 100 a 4000 cP e loro miscele; - spalmare sul foglio di carta impregnata una dispersione acquosa di una miscela di resine selezionate dal gruppo costituito da resine viniliche.
I compiti e gli scopi dell'invenzione sono raggiunti anche da una carta termoadesiva, ottenibile mediante il metodo qui descritto.
Inoltre, i compiti e gli scopi dell'invenzione sono raggiunti anche dall'uso della carta termoadesiva ottenibile mediante il metodo qui descritto per dorsare libri, per l'allestimento di campionari di tessuti e nel settore dell 'imballaggio .
Altri scopi, caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata.
La prima fase del processo di preparazione della carta termoadesiva, ossia la fase di impregnazione della carta con una o più resine idrosolubili permette di aumentare la resistenza della carta alla piegatura, valutata in termini di resistenza alle doppie pieghe.
Nel contesto del presente trovato, con il termine doppie pieghe si intende il numero di piegature a 180° cui un campione di carta in forma di striscia può essere sottoposto prima della rottura durante una prova di resistenza condotta mediante un apposito dispositivo; all<1>aumentare del numero di doppie pieghe aumenta la qualità della carta. Le prove di piegatura sono condotte secondo le norme ISO 5626-78, tipicamente ma non esclusivamente con apparecchi per prove di piegature del tipo Schopper, Lhomargy, MIT o Kohelr-Molin .
Le cellulose modificate utilizzate nella presente invenzione nella fase di impregnazione possono essere, ad esempio, carbossimet ilcellulosa (CMC) , idrossietilcellulosa (HEC), idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) o metilcellulosa (MC).
Nel contesto del presente trovato, con alcoli polivinilici totalmente idrolizzati si intendono alcoli polivinilici in cui sulla catena del polimero risultano presenti solo gruppi ossidrile. Con alcoli polivinilici parzialmente idrolizzati si intendono invece alcoli polivinilici in cui almeno il 10%-15% dei gruppi funzionali presenti sulla catena del polimero è costituito da gruppi acetato. Preferibilmente, gli alcoli polivinilici totalmente o parzialmente idrolizzati possono avere un peso molecolare da 14000 a 80000 g/mol.
Preferibilmente, gli amidi idrolizzati possono avere una viscosità da 100 a 2000 cP.
In una forma di realizzazione preferita, il passaggio di impregnazione della carta può essere condotto impiegando le resine idrosolubili in una quantità da 1 a 40 g per ogni m<2>di carta per ogni superficie del foglio di carta, preferibilmente da 2 a 20 g/m<2>, dove il peso si riferisce alla quantità di resina essiccata.
Nel contesto del presente trovato, con i termini "quantità di adesivo (o "di resina") secco", o "quantità di adesivo (o "di resina") essiccato" si indica il quantitativo in grammi di materiale che permane su ogni metro quadrato di carta dopo l'evaporazione dell'acqua.
L'impregnazione della carta può avvenire utilizzando una soluzione di resine idrosolubili, con l'ottenimento di un film umido di resine idrosolubili sulla carta. Una volta impregnata la carta, essa viene essiccata, ad esempio mediante un getto di aria calda fino a che il film umido di resine idrosolubili non sia perfettamente asciutto. Preferibilmente si può utilizzare aria alla temperatura di 60-70°C per un tempo compreso tra 1 e 5 minuti.
Successivamente la carta essiccata viene cosparsa con una dispersione acquosa di una miscela di resine viniliche, dalle quali dipende l'azione termoadesiva.
Le resine viniliche impiegate in questa fase di spalmatura possono essere selezionate dal gruppo costituito da resine viniliche omopolimeriche o copolimeriche, preferibilmente aventi peso molecolare da 12000 a 125000 g/mol.
Le resine viniliche omopolimeriche sono ottenute dalla polimerizzazione di un solo tipo di monomero. A titolo di esempio, una resina vinilica di tipo omopolimerico è il polivinilacetato ottenuto tramite polimerizzazione del monomero acetato di vinile. Le resine viniliche copolimeriche sono ottenute dalla polimerizzazione di più tipologie di monomeri. Esempi di resine viniliche copolimeriche sono i polimeri vinil maleici, ottenuti tramite polimerizzazione dell'acetato di vinile e del maleato di butile ed i polimeri vinil acrilici, ottenuti tramite polimerizzazione dell'acetato di vinile e di monomeri acrilici.
Le resine viniliche omopolimeriche sono materiali duri e vetrosi, ma possono vantaggiosamente essere ammorbidite tramite miscelazione con agenti plastificanti, ossia sostanze oleose che conferiscono una maggior morbidezza al materiale polimerico all'aumentare della percentuale in esso incorporata.
Pertanto, in una forma di realizzazione del presente trovato, le resine viniliche possono essere addizionate di uno o più agenti plastificanti noti al tecnico del ramo {resine viniliche plastificate) . Ad esempio gli agenti plastificanti possono essere selezionati dal gruppo degli ftalati, benzoati e adipati aventi sostituenti con catena alchilica da C6a C10(ad esempio esile, cicloesile, ottile, nonile e decile) .
In un'altra forma di realizzazione preferita dell'invenzione, le dispersioni acquose impiegate nella fase di spalmatura possono essere combinazioni di un polimero selezionato dal gruppo costituito da polivinilcloruro (PVC), polivinilidencloru.ro (PVdC) e copolimeri di vinil cloruro e vinil acetato, con uno o più plastificanti e uno o più additivi per migliorare la stabilità a caldo.
Anche in questo caso, i plastificanti che possono essere impiegati in combinazione con PVC, PVdC o con i copolimeri di vinil cloruro e vinil acetato possono essere selezionati dal gruppo costituito da ftalati, benzoati e adipati aventi sostituenti con catena alchilica da Csa C10(ad esempio esile, cicloesile, ottile, nonile e decile) .
Gli additivi specifici per il miglioramento della stabilità a caldo possono essere invece selezionati dal gruppo costituito da carbonato di calcio, solfato di bario, silice microcristallina in particelle con diametro di 1-3 μτη.
In seguito alla fase di spalmatura, le quantità di adesivo secco presenti sulla carta sono comprese preferibilmente tra 5 g/m<2>e 70 g/m<2>, più preferibilmente tra 25 g/m<2>e 50 g/m<2>a seconda delle esigenze applicative.
A seconda della formulazione di resine utilizzate nel passaggio di spalmatura è possibile ottenere una carta che, quando sottoposta a rinvenimento termico, darà luogo a tempi di adesione diversificati. In questo modo è possibile ottenere una carta termoadesiva avente tempi di adesione estremamente brevi, nell'ordine dei “secondi, tramite applicazione contemporanea di temperatura e pressione per brevi tempi di contatto con la fonte di calore. Alternativamente, è possibile ottenere anche una carta termoadesiva i cui tempi di adesione siano più lunghi e per la quale si prevede dapprima il ricorso al solo trattamento termico, seguito poi dall'applicazione di pressione per ottenere l'adesione.
In altre parole, variando la formulazione delle resine utilizzate si può vantaggiosamente ottenere una carta termoadesiva caratterizzata da tempi di presa brevissimi (anche inferiori a 1-2 secondi) e tempi di indurimento della presa molto variabili, in genere compresi tra 3 secondi e 48 ore. Questa proprietà garantisce che, nonostante la carta termoadesiva sia in grado di incollare molto rapidamente grazie al suo breve tempo di presa, sia comunque possibile rimuovere il materiale di supporto in caso sia stato posizionato in modo difettoso e ricollocarlo correttamente, qualora si utilizzi una formulazione che garantisce un tempo di indurimento della presa prolungato.
Inoltre, modificando opportunamente la miscela di resine e plastificanti si possono ottenere carte termoadesive in grado di risultare appiccicose, quindi in grado di svolgere la loro funzione adesiva, per un tempo più o meno lungo; ad esempio questo tempo può essere vantaggiosamente variato dall'ordine dei secondi fino a 20 ore, rendendo quindi tali supporti adesivi particolarmente pratici per l'utilizzo in molteplici situazioni differenti.
La carta che può essere impiegata come base per la preparazione di carta termoadesiva nel metodo secondo il trovato può essere bianca o colorata e può essere liscia, crespata o goffrata.
Preferibilmente, la carta impiegata come base per la preparazione di carta termoadesiva nel metodo secondo il trovato è di pura cellulosa a fibra lunga (2-4 mm), comunemente identificata come carta kraft.
Preferibilmente, la carta base può avere una grammatura da 40 a 300 g/m<2>, preferibilmente da 45 a 200 g/m<2>, più preferibilmente da 50 a 190 g/m<2>, ancora più preferibilmente da 70 g/m<2>a 120 g/m<2>. Inoltre, la carta base può essere lisciata, monolucida, crespata o goffrata.
I passaggi di impregnazione e spalmatura del metodo secondo il presente trovato possono essere eseguiti su una singola superficie del foglio di carta utilizzato come base oppure possono essere condotti su entrambe le superfici del foglio.
In particolare, nel caso del passaggio di impregnazione, è possibile impregnare una singola superficie o entrambe le superfici a seconda delle caratteristiche finali desiderate in termini di numero di doppie pieghe, incollabilità della carta e resistenza alla permeazione durante il passaggio di spalmatura termoadesiva.
Vantaggiosamente, quando i passaggi di spalmatura sono eseguiti su entrambe le superfici della carta è possibile ottenere un prodotto avente un doppio strato termoadesivo.
In una forma di realizzazione, il metodo del presente trovato può prevedere di sottoporre la carta termoadesiva a goffratura o altre procedure di disegno per avere maggior morbidezza e flessibilità del dorso del volume finito.
In un'altra forma di realizzazione, la carta termoadesiva del metodo secondo il trovato può essere in forma di rotoli di fascia variabile a seconda delle dimensioni richieste o può essere in forma di foglietti di dimensioni differenti.
In un altro aspetto, il presente trovato si riferisce anche ad una carta termoadesiva ottenibile per mezzo del metodo di preparazione qui descritto. In particolare, tale carta termoadesiva è caratterizzata dal fatto di presentare un tempo di indurimento modulabile in base al tipo di dispersione vinilica utilizzata, dall'avere un'elevata resistenza alla piegatura, superiore ad almeno 2000 doppie pieghe e dalla capacità di rinvenire a temperature relativamente elevate, ad esempio comprese tra 60 e 120°C.
Inoltre, la carta termoadesiva qui descritta presenta anche ridotti tempi di presa dell'adesivo, compresi tra 1 e 10 secondi e preferibilmente compresi tra 1 e 3 secondi.
La carta termoadesiva ottenibile per mezzo del metodo qui descritto può essere utilizzata nel campo della legatoria per dorsare libri. Vantaggiosamente, tale carta permette di utilizzare un trattamento termico a temperature comprese tra 80 e 200°C su macchine automatiche ad alta velocità. Inoltre, tale carta può essere utilizzata per dorsare sia libri di ridotto spessore, ad esempio da 1 a 2 cm, ma anche libri a spessori elevati, ad esempio da 10 a 15 cm ed anche libri di spessore medio, da 2 a 10 cm.
Inoltre, l'uso della carta termoadesiva ottenibile con il metodo dell<1>invenzione permette la rilegatura dei libri in modo più rapido e semplice rispetto ai sistemi tradizionali: sono infatti necessari solamente un rotolo di carta termoadesiva supportata su di un portarotolo ed una piastra scaldante, o un soffione d'aria calda o una resistenza IR, La fonte di calore attiva la carta termoadesiva mentre un sistema automatico a pistone comprime la carta contro il dorso del libro; al termine dell'operazione la carta incollata al libro viene tagliata dal rotolo mediante una lametta. L'intero processo avviene in modo automatizzato e non è richiesta la presenza continua di un operatore alla macchina. Inoltre questo meccanismo permette di ovviare agli svantaggi legati alla qualità non costante dell'incollatura, fornendo un prodotto di qualità superiore e con caratteristiche non solo tecniche, ma anche estetiche, superiori.
Naturalmente, la carta ottenibile per mezzo del metodo qui descritto può essere utilizzata anche per ulteriori applicazioni nelle quali può essere utile l'impiego della carta termoadesiva del presente trovato. Ad esempio la carta termoadesiva qui descritta può essere usata anche per l'allestimento di campionari tessili o nel settore dell'imballaggio.
Si è in pratica constatato come il metodo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto l'impregnazione con specifiche resine idrosolubili e la seguente spalmatura di una dispersione di resine termoadesive consente di ottenere una carta termoadesiva in grado di non rinvenire a temperature relativamente basse ma solo al di sopra di 60°C, garantendo cosi la tenuta dell'adesivo anche quando i materiali incollati vengano esposti a temperature superiori alla temperatura ambiente e di dare origine a tempi di adesione brevi, con notevole vantaggio dal punto di vista della produttività.
Il metodo, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della carta termoadesiva secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dagli esempi che seguono, che illustrano, senza essere intesi a limitarne lo scopo, una realizzazione pratica del trovato, paragonandola con una carta adesiva di riferimento di un tipo disponibile comunemente sul mercato, cosparsa di colla di tipo hot melt.
Esempio 1: Preparazione_ della _ carta termoadesiva
La carta di supporto utilizzata è carta con aspetto monolucido (una faccia lucida ed una ruvida) di pura cellulosa al solfato sbiancata, a fibre lunghe (2-4 mm) e avente elevata resistenza alla rottura; si è utilizzato il formato A4 (210*297 mm), con grammatura pari a 70, 80, 90, 100 e 120 g/m<2>, realizzando 10 fogli di carta termoadesiva per ogni valore di grammatura.
I) Preparazione della soluzione di resina idrosolubile per impregnare la carta ed aumentare la resistenza alle doppie pieghe.
La soluzione di resine idrosolubili impiegata per 1<1>impregnazione è preparata a partire da acqua demineralizzata e polvere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) avente peso molecolare di circa 20.000 Da, in proporzione 9:1 in peso. In un dispersore ad alta velocità (1000-3000 rpm) con rotore dentellato di diametro 50 mm vengono caricati 900 g di acqua demineralizzata e, avviando l'agitazione, si fanno cadere a pioggia 100 g di polvere di HPMC. Si miscela ad alta velocità per 5-10 minuti, ottenendo così una soluzione contenente aria, che viene lasciata riposare alcune ore per permettere la disaerazione. Dopo una filtrazione su tela di acciaio inossidabile con maglie di dimensione 70-80 micron, si ottiene una soluzione limpida e trasparente avente viscosità a 20°C pari a 400-500 cP, viscosità misurata in tazza Ford 4 pari a 80-100 sec e residuo secco a 105°C pari a 9-10%.
Dieci fogli di carta per ogni grammatura vengono cosparsi con quantitativi pari a 24, 36, 100 e 200 g/m<2>della soluzione di HPMC al 10% mediante un filmografo (apparecchio per spalmare foglietti di carta formato da barre cilindriche con filo di acciaio inox avvolto in spire compatte) , in modo da ottenere un film umido di spessore uniforme e regolare in ogni punto del foglio. Il film umido così ottenuto viene essiccato con aria calda erogata con un soffiatore ad ugello piatto, alla temperatura di 60-70°C per 1-5 minuti, fino ad ottenere una superficie asciutta. Si ottengono in questo modo fogli di carta impregnata aventi rispettivamente 2.4, 3.6, 10 e 20 g di HPMC secca per m<2>di carta.
Il peso della carta aumenta quindi in proporzione: ad esempio utilizzando fogli di carta da 70 g/m<2>si ottengono carte impregnate da 72.4, 73.6, 80 e 90 g/m<2>.
II) Preparazione della dispersione termoadesiva
La dispersione termoadesiva viene preparata a partire dalle seguenti componenti:
1. acqua demineralizzata
2. una dispersione acetovinilica omopolimerica (reperibile in commercio) avente le seguenti caratteristiche :
• residuo secco a 105°C: 52% ± 2%
• viscosità a 20°C: 1000-3000 cP
• densità: 1.07-1.09 kg/1 pH: 4-5
Essiccando questa dispersione si ottiene un film trasparente e vetroso che sottoposto alla prova per misurare la temperatura di rammollimento con il metodo "palla ed anello" ("ring and ball") ottiene valori compresi tra 93 e 110°C.
3. una dispersione di copolimero vinil-maleico (reperibile in commercio) avente le seguenti caratteristiche :
• rapporto vinile acetato/butile maleato:
70/30
• residuo secco a 105°C: 55% ± 2%
• viscosità a 20°C: 9000 1500 cP ■ densità: 1.06-1.09 kg/1 • pH: 4-5
Essiccando questa dispersione si ottiene un film traslucido, gommoso, avente allungamento a rottura pari a 300-400%.
4 . benzoato di dipr opi1erigiicol (plastificante) avente le seguenti caratteristiche :
• liquido oleoso ad elevata temperatura di ebollizione: oltre 320°C • densità: 1.16 kg/1
• solubilità in acqua: inferiore allo 0.5% in peso
La dispersione termoadesiva viene preparata miscelando con un miscelatore lento ad elica (50-100 rpm) 600 g di dispersione acetovinilica omopolimerica e 300 g di dispersione di copolimero vinil -maleico ..
Si aggiungono poi a filo sottile, sempre sotto agitazione, 50 g di benzoato di dipropilenglicol e si miscela per circa due ore per permettere l'incorporazione del plastificante nelle micelle del polimero; in seguito si lascia riposare alcune ore e al termine si aggiungono 50 g di acqua demineralizzata .
Si ottiene così una formulazione avente le seguenti caratteristiche:
■ residuo secco a 105°C: 52-53%
• viscosità: 400-800 CP
• densità: 1.10-1.12 kg/1 • pH: 4-5
Questa dispersione viene spalmata, mediante il filmografo, sui fogli di carta impregnata precedentemente prodotti; usando quattro barre del filmografo a diverso spessore, si spalmano 12, 24, 75 e 120 g/m<z>di dispersione umida che, essiccati con un soffiatore di aria alla temperatura di 50-60°C, daranno fogli con rispettivamente circa 6, 12, 38 e 60 g/m<2>di resina secca sulla carta.
Al termine del procedimento, per i fogli da 70 g/m<z>si ottengono fogli aventi, ad esempio:
70 2.4 6 = 78.4 g/m<z>di peso totale
70 3.6 6 = 79.6 g/m<2>di peso totale
e così via fino ad avere, per la carta base da 70 g/m<2>, un peso massimo di 70 20 60 = 150 g/m<z>.
La stessa procedura si applica sulle carte da 80, 90, 100 e 120 g/m<2>, ottenendo per somma di pesi diverse grammature per i fogli finiti.
Fogli realizzati con carta base con grammatura 70 g/m<2>, impregnazione con HPCM 10 g/m<2>e spalmatura con 12 g/m<2>di dispersione termoadesiva sono stati sottoposti a prove di laboratorio, ottenendo i seguenti risultati:
• temperatura di rinvenimento della massa adesiva: 67-70°C
■ tempo di presa: 0.5-1 sec
■ tempo di indurimento dell'adesivo (tempo aperto) : 150-200 sec
Questi fogli inoltre sono stati giuntati ad un cartoncino standard da 400 g/m<2>, bianco patinato con retro grigio, sia sulla faccia patinata che su quella grigia e questi accoppiati sono stati posti in termostato a 30, 40 e 50°C per 24 ore per "invecchiarli". Il lembo della carta ed il lembo del cartoncino sono poi stati fissati ai morsetti di un dinamometro e si è applicata una trazione alla velocità di 30 cm/min. Si è riscontrata rottura per delaminazione del cartone (mentre la giunzione incollata non ha subito distacchi) in seguito ad un carico di rottura pari a 2-3 kg/cm per i provini sottoposti a 30°C e pari a 2.5-3.5 kg/cm per i provini sottoposti alle temperature di 40 e 50°C.
Esempio 2: Prove comparative
Si sono sottoposti a test comparativi i seguenti prodotti:
e Fogli termoadesivi realizzati a partire da carta avente grammatura 70 g/m<2>, impregnata con 10 g/m<2>di resina idrosolubile e spalmata di 12 g/m<2>di dispersione termoadesiva, (pesi delle componenti in seguito all'essiccazione) e con una resistenza alla piegatura superiore a 2000 doppie pieghe, ottenuti secondo il procedimento descritto nell'Esempio 1;
• Fogli di carta avente grammatura 70 g/m<2>, resistenza alla piegatura pari a 200-300 doppie pieghe, spalmata a caldo con 30 g/m<2>(peso in seguito all'essiccazione) di una colla di tipo hot melt (copolimero etilenevinilacetato) reperibile in commercio..
Su tali campioni sono state effettuate prove tecniche per valutare il tempo di presa, il tempo di indurimento della presa (tempo aperto) , la temperatura di rinvenimento.
La presa dell'adesivo viene valutata facendo aderire campioni di fogli di carta delle dimensioni 50*250 mm, piegati a triangolo con la faccia adesiva verso l'esterno, ad una lastra di vetro appoggiata ad una bilancia, per un tempo uguale per i campioni di entrambi i tipi di adesivo e pari ad 1 secondo; i campioni triangolari vengono poi tirati verso l'alto e la bilancia automatica registra la variazione di peso (Δρ) dovuta al tiro della carta adesiva che provoca un parziale sollevamento della lastra di vetro. Tanto più il valore Δρ risulta elevato, tanto migliore è la capacità adesiva del campione. I valori ottenuti sono:
Carta con colla hot melt Δρ = 500-600 g Carta secondo l'invenzione Δρ = 1000-1200 g In seguito ai valori di Δρ ottenuti, si può affermare che il tempo di 1 secondo in cui si è consentita l'adesione dei campioni alla lastra di vetro può essere considerato un tempo di presa sufficiente per la carta della presente invenzione, mentre le carte spalmate con adesivi hot melt richiederebbero un tempo di presa più lungo per ottenere un efficace valore di Δρ,
Per valutare la temperatura di rinvenimento si appoggiano campioni di fogli di carta delle dimensioni 50*250 mm su di una piastra metallica che viene riscaldata da 50 a 100°C aumentando la temperatura di circa 1°C al minuto; la temperatura di rinvenimento (T, °C) dell'adesivo viene valutata visivamente e toccando i campioni con una barretta di vetro ad ogni incremento di 3-5°C di temperatura. Contemporaneamente si valuta anche il periodo di tempo di rinvenimento (t, sec), cioè il periodo di tempo in cui la colla è sufficientemente rammollita da manifestare proprietà adesive. I valori ottenuti sono:
Carta con colla hot melt
T = 70-75°C t = 4-5 sec
Carta secondo 1<1>invenzione
T = 67-70°C t = 0.5-1 sec
I campioni dei due tipi di carta adesiva sottoposti a test hanno anche dimostrato di possedere tempi di adesività molto diversi: infatti la carta cosparsa di colla hot melt deve essere sottoposta al test per valutare la presa dell'adesivo entro 5-10 secondi in seguito all'attivazione termica, poiché è in grado di aderire solamente entro questo tempo. La carta termoadesiva secondo l'invenzione al contrario mantiene l'adesività fino a 150-200 secondi dopo l'attivazione e può perciò essere utilizzata entro un tempo più prolungato.
I campioni dei due tipi di carta adesiva esaminati hanno anche dimostrato notevoli differenze in termini di qualità dell'adesione· Campioni delle dimensioni 50*250 mm, dopo essere stati attivati termicamente sono stati accoppiati a cartoncino standard per legatoria grigio-grigio con spessore pari ad 1 mm e "invecchiati" in termostato per 24 ore alla temperatura di 30, 40 o 50°C. Il lembo della carta ed il lembo del cartoncino sono poi stati fissati ai morsetti di un dinamometro e si è applicata una trazione alla velocità di 30 cm/min; si valuta così il carico di rottura in kg/cm ed il tipo di rottura che si verifica.
I dati ottenuti in relazione al carico ed al tipo di rottura sono riportati nella seguente tabella :
30°C 40<0>C 50°C Carta con 1-2 kg/cm 1-2 kg/cm Non colla hot melt (RG) (RG) rilevabile Carta secondo 2-3 kg/cm 2.5-3.5 kg/cm 2.5-3.5 1<1>invenzione (D) (D) kg/cm (D) Dove: RG = rottura della giunzione, D delaminazione del cartone.
Il carico di rottura non è determinabile per la carta con colla hot melt alla temperatura di 50°C poiché in queste condizioni l'adesivo si ammorbidisce e si stacca spontaneamente dal supporto, senza applicare alcuna trazione.
Nel caso della carta cosparsa di colla hot melt, sia alla temperatura di 30°C che di 40°C si verifica il distacco a livello della giunzione stessa: l'adesivo cioè si stacca dal supporto. Nel caso della carta della presente invenzione invece, a tutte e tre le temperature considerate si osserva la delaminazione del cartoncino, mentre non si verifica alcun distacco a livello della giunzione adesiva.
Appare pertanto evidente come la carta termoadesiva della presente invenzione possieda proprietà maggiormente desiderabili rispetto alle carte adesive comunemente presenti sul mercato, di cui si è riportato un esempio- tipo. In particolare, la carta dell’invenzione presenta un tempo di presa inferiore rispetto alla carta adesiva con colla hot melt, accorciando i tempi necessari per l'adesione. La carta termoadesiva dell'invenzione presenta inoltre un intervallo di tempo in cui manifesta caratteristiche di adesività sensibilmente più prolungato rispetto alle carte adesive tradizionali e si presta quindi ad un'ampia serie di utilizzi. Infine, si è anche constatato come la qualità dell'adesione per la carta termoadesiva dell'invenzione sia superiore, in quanto sottoponendo a trazione tale carta la rottura non avviene mai a livello della giunzione incollata .
Claims (11)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo per la preparazione di una carta termoadesiva comprendente i passaggi di: impregnare un foglio di carta con una o più resine idrosolubili selezionate dal gruppo costituito da cellulose modificate, alcoli polivinilici totalmente o parzialmente idrolizzati aventi peso molecolare da 14000 a 205000 g/mol, amidi idrolizzati aventi viscosità da 100 a 4000 cP e loro miscele; spalmare sul foglio di carta impregnata una dispersione acquosa di una miscela di resine selezionate dal gruppo costituito da resine viniliche.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l'impregnazione avviene mediante spalmatura sul foglio di carta di una soluzione di dette una o più resine idrosolubili, ottenendo un film umido di detta soluzione, ed è seguita da essiccamento del detto film umido. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti passaggi sono condotti su una singola superficie del foglio di carta o su entrambe le superfici del foglio di carta. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui l'impregnazione viene condotta con l'applicazione sulla carta di una o più resine idrosolubili nella quantità da 1 a 40 g/m<2>riferita al peso della resina secca. 5. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui le cellulose modificate sono selezionate dal gruppo costituito da carbossimetilcellulosa (CMC) , idrossietilcellulosa (HEC) , idrossipropilmet ilcellulosa (HPMC) e metilcellulosa (MC). 6. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui le resine viniliche sono selezionate dal gruppo costituito da resine viniliche omopolimeriche, resine viniliche copolimeriche e resine viniliche plastificate . 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui le resine viniliche omopolimeriche o copolimeriche hanno peso molecolare da 12000 a 125000 g/mol. 8. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui le resine viniliche copolimeriche sono selezionate dal gruppo costituito da polimeri vinil maleici e polimeri vinil acrilici. 9 . Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui la miscela di resine comprende resine viniliche selezionate dal gruppo costituito da polivinilcloruro (PVC), polivinilidencloruro (PvdC) e copolimeri di vinil cloruro e vinil acetato e loro miscele, e uno o più plastificanti e uno o più additivi. 10. Carta termoadesiva avente tempo di presa dell'adesivo inferiore a 10 secondi, tempo dì indurimento modulabile tra 3 secondi e 48 ore e resistenza alla piegatura superiore a 2000 doppie pieghe, ottenibile per mezzo del metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti. 11. Uso della carta termoadesiva secondo la rivendicazione 10 per dorsare libri, per l'allestimento di campionari di tessuti e nel settore dell 'imballaggio . CLA1MS 1. A method for preparing a thermoadhesive paper, comprising thè steps of; - impregnating a sheet of paper with one or more water-soluble resino selected from thè group consìsting of modified celluloses , fully or partially hydrolyzed polyvinyl alcohols with a molecular weight between 14000 and 205000 g/mol, hydrolyzed starche s having a viscosity from 100 to 4000 cP and mixtures thereof; - spreading on thè sheet of impregnated paper an agueous dìspersion of a mixture of resins selected from thè group consìsting of vinyl resins , 2. The method according to claim 1, wherein thè impregnai ion occurs by spreading on thè sheet of paper a solution of said one or more watersoluble resins, obtainlng a moist film of said solution, and thè impregnation is followed by drying of said moist film.
- 3. The method according to claim 1 or 2, wherein said steps are per formed on a single surface of thè sheet of paper or on both surfaces of thè sheet of papera
- 4 . The method according to one of claims 1 to 3, wherein theimpregnation is performed by applying on thè paper one or more water-solubie resino in thè quantity frotti 1 to 40 g/m<2>with reference to thè weìght of thè dry resin.
- 5. The method according to one or more of thè preceding claims, wherein thè modified celluloses are selected from thè group consistìng of carboxymethylcellulose (CMC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydr oxypropyIme thylcellulose (HPMC), and methyl cellulose (MC).
- 6 . The method according to one or more of thè preceding claims, wherein thè vinyl resina are selected from thè group consìsting of homopolymeric vinyl resins, copolymeric vinyl resins and plasticized vinyl resins.
- 7. The method according to claim 6, wherein thè homopolymeric or copolymeric vinyl resins have a molecular weight from 12000 to 125000 g/mol.
- 8. The method according to claim 6, wherein thè ccpolymeric vìnyl resins are selected from thè group consist ing of maleic vinyl polymers and acrylic vinyl polymers.
- 9. The method according to one or more of cìaims 1 to 5, whereìn thè mixture of resins comprìses vinyl resins selected from thè group consisting of polyvinyl chloride (PVC), polyvìnylidene chloride (PVDC) , and copolymers of vinyl chloride and vinyl acetate and mixtures thereof , and one or more plasticizers and one or more additives.
- 10. A thermoadhesive paper having a setting time of thè adhesive of less than 10 seconds , a hardening time that can be modulated between 3 seconds and 48 hours, and a resistance to holding of more than 2000 doublé folds, obtalnable by means of thè method according to one or more of thè preceding claims .
- 11. Use of thè thermoadhesive paper according to claim 10 to provide books covers, to prepare pattern books of fabrics and in thè packaging sector»
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- 2009-05-25 IT ITMI2009A000916A patent/IT1394310B1/it active
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