MX2014001040A - Adhesivos y uso de los mismos. - Google Patents

Adhesivos y uso de los mismos.

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Abstract

La invención proporciona un adhesivo y un método para usar los adhesivos para unir juntos los sustratos, y a artículos de manufactura que comprende los adhesivos. Se ha descubierto que un adhesivo con un contenido de polímero mayor al 70 % en peso se puede formular con una mezcla de (i) un polímero de polipropileno catalizado con metaloceno que tiene un rango de densidad de aproximadamente 0.70 a aproximadamente 0.91 g/cm3 y una viscosidad en estado fundido menor que 50,000 cPs a 190°C, y (ii) un copolímero de polibuteno y/o polipropileno amorfo catalizado con Ziegler-Natta. Tales adhesivos tiene una alta resistencia a la deformación progresiva haciéndolo particularmente muy adecuado para prendas desechables para el cuidado personal.

Description

ADHESIVOS Y USO DE LOS MISMOS REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos número 61/515,013 presentada el 4 de agosto de 2011, los contenidos de la cual se incorporan aquí por referencia.
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un adhesivo con alto contenido de polímero para el uso en artículos no tejidos. El adhesivo es útil en artículos absorbentes desechables como pañales, artículos de higiene femenina, artículos de incontinencia para adultos, empapadores, almohadillas de cama, almohadillas industriales y similares.
ANTECEDENTE DE LA INVENCION Generalmente, un artículo absorbente desechable, como un pañal, tiene muchos adhesivos porque varias partes del articulo necesitan diferente funcionalidad: adhesivos centrales añaden fuerza a la almohadilla del pañal cuando está húmeda; construcción de adhesivos enlazan la lámina posterior impermeable a las almohadillas absorbentes no tejidas; y adhesivos elásticos unen piernas, la cintura y las hojas de paneles laterales. Mientras los adhesivos ya citados realizan diferentes funcionalidades, todos ellos requieren típicamente de cantidades significativas de adherentes y/o diluyentes para ser útiles como adhesivos.
Los adhesivos a base de olefinas han sido típicamente usados como adhesivos de núcleo y construcción. Aunque son ampliamente usados, los adhesivos a base de olefina requieren grandes cantidades de agentes de pegajosidad y plastificantes para ser efectivos adhesivos de artículos absorbentes. Por ejemplo, adhesivos basados en polímero de a-olefina de etileno modificado con etileno pulverizable y/o ácido maleico modificado típicamente requieren más que 30 % en peso de adherentes y/o diluyentes. El uso de altos niveles de aceite en adhesivos puede llevar a la migración de aceite fuera de los substratos a temperaturas elevadas.
Adhesivos amorfos de poli- -olefinas atácticos (APAO) son ampliamente usados como adhesivos de construcción para no tejidos. Estos adhesivos se escogen típicamente como adhesivos de construcción y/o adhesivo núcleo, y no seleccionados como adhesivos elásticos.
Una mezcla de polímeros de polietileno isostáticos (IPP) y atácticos y una mezcla de polipropilenos sidiotácticos y atácticos (SPP) han sido usados para balancear o equilibrar la fuerza de cohesión y fuerza de adhesión del adhesivo. Incluso con las propiedades balanceadas o equilibradas de la fuerza de cohesión y fuerza de adhesión, los adhesivos anteriores no tienen el rendimiento necesario característico de un adhesivo elástico .
Mientras la reciente tecnología de polímeros ha introducido polímeros de bloque de olefina los cuales permiten una mejor resistencia a la fluencia, se requieren grandes cantidades de plastificantes de bajo peso molecular en los adhesivos, y esto niega el rendimiento a la fluencia a elevadas temperaturas. Las cantidades de polímeros de bloque de olefina en el adhesivo son menos que el 50 % en peso, preferentemente menos que 30 % en peso, y más preferentemente menos que 20 % en peso, basados en el peso total del adhesivo.
Los adhesivos se hacen con polímeros que tienen bloques de una estructura regular isostática, interdispersados por segmentos de estructura atáctica, todavía requieren al menos 30, y arriba del 70 % en peso de adherente, basados en el peso total de los adhesivos.
Debido al insuficiente rendimiento elástico, muchos adhesivos comercialmente disponibles están basados en copolímeros en bloques de estireno. Los adhesivos que son hechos de tales bloques de copolimeros están fácilmente disponibles y se describen en la técnica. El duro bloque de pila de estireno se ancla sobre el sustrato y mantiene su forma, permitiendo la elasticidad. Sin embargo, adhesivos a base de estireno también requieren grandes cantidades de adherentes y/o diluyentes para balancear la aplicación de temperatura y viscosidad.
Mientras que los adhesivos de bajo contenido cristalino (menos que 10 %) basados en poli-a-olefina de buteno son conocidos, tales adhesivos no son adecuados para substratos elásticos debido a su rigidez.
Continúa siendo necesario en la técnica de adhesivos rentables una cohesión deseable y una resistencia a la fluencia con bajo contenido de adherentes y plastificantes . La actual invención aborda esta necesidad.
BREVE DESCRIPVCION DE LA INVENCIÓN La invención proporciona nuevos adhesivos, métodos del uso de adhesivos para enlazar substratos juntos, y artículos de manufactura que comprende los adhesivos. Se ha descubierto que se puede formular un adhesivo con alto contenido de polímero con una mezcla de unos polímeros catalizados con metaloceno, y un copolimero de polibuteno amorfo olefina. Dichos adhesivos contienen al menos 70 % en peso de mezcla de polímero.
En una modalidad, el adhesivo de la presente invención comprende (a) al menos 70 % en peso de la mezcla de polímero, el cual comprende (i) un polímero de propileno catalizado con metaloceno que tiene un rango de densidad de aproximadamente 0.70 a aproximadamente 0.91 g/cm3 y una viscosidad en estado fundido menor que 50000 cP a 190°C, y (ii) una selección de copolimero amorfo del grupo que consiste de copolimero de polibuteno, copolimero de polipropileno y mezclas de los mismos; y (b) menos del 30 % en peso pero no 0 % en peso, de un adherente y/o diluyente. Los componentes del adhesivo agregan a 100 % en peso del adhesivo. El adhesivo tiene una viscosidad por debajo de los 11,000 centipoises a 150°C de acuerdo con ASTM D3236.
Aun en otra modalidad, el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno del adhesivo elástico es un homopolimero o copolímero de polipropileno isostático.
En otra modalidad, el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno del adhesivo es homopolimero o copolímero de polipropileno atáctico.
Otra modalidad de la invención está dirigida a artículos de manufactura que comprenden los adhesivos aquí descritos. Artículos de manufactura abarcados por la invención incluye prendas de cuidado personal desechable como pañales, toallas femeninas, almohadillas de incontinencia, cojines de cama, pañales sanitarios, protectores de panty, almohadillas acolchada y similares.
Otra modalidad de la invención se dirige a un método de formación de un articulo por (1) aplicar un adhesivo sobre un substrato a una temperatura de 140 °C a 160 °C y (2) enfriar el adhesivo a temperatura ambiente, donde el adhesivo enfriado tiene una resistencia a la fluencia de menos que 40 % después 300 % se aplica tensión sobre el adhesivo enfriado a 38°C por aproximadamente 4 horas. El adhesivo comprende (a) al menos 70 % en peso de una mezcla de polímeros, cual comprende (i) un polímero de polipropileno catalizado con metaloceno que tiene un rango de densidad de 0.70 a 0.91 g/cm3 y (ii) un polibutileno amorfo y/o copolimero de polipropileno; y (b) menos que 30 % en peso de adherente y/o diluyente; y el adhesivo tiene una viscosidad por debajo de 11,000 centipoises (cP) a 150 °C.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Todos los documentos citados aquí se incorporan en su totalidad para referencia.
Todos los porcentajes de peso (%p) son calculados del peso total del adhesivo, y el peso total del adhesivo es 100 %p.
El término "polímero" se usa aquí, para referirse a homopolimeros y copolimeros. Los copolimeros son cualesquier polímeros que tienen al menos dos monómeros.
El termino que se usa aquí "polímero catalizado con metaloceno", refiere al homopolimero catalizado con metaloceno o a copolimeros catalizados con metaloceno.
El término usado aquí "polímero de propileno catalizado con metaloceno", se refiere al homopolimero de propileno catalizado con metaloceno o copolimeros de propileno catalizados con metaloceno.
El adhesivo de la presente invención comprende al menos 70 %peso de una mezcla de polímeros. La mezcla de polímeros es una mezcla de (i) un polímero de polipropileno cataliza con metaloceno, y (ii) un polibuteno amorfo y/o un copolimero de polipropileno .
Polímeros catalizados con metaloceno son polimerizados por catalizadores de metaloceno los cuales imparten distribución y estereoespecificidad estrechos de composición y de pesos moleculares y distribuciones de composición y esteroespecificación . Distribuciones estrechas de peso molecular se refieren al bajo índice de polidispersidad (IPD) el cual es el peso molecular promedio ponderado (pM) divido entre el peso molecular promedio numérico (nM) . Preferible el rango IPD para los polímeros catalizados con metaloceno es menor que 3.
En una modalidad, el polímero preferido catalizado con metaloceno es un homopolimero de polipropileno catalizado con metaloceno o un copolimero de polipropileno catalizado con metaloceno con un comonomero . En otra modalidad, el copolimero de polipropileno catalizado con metaloceno es un comonomero de a-olefina C2, C4-Ci0. Aun en otra modalidad, el comonomero es un etileno y/o butileno.
El rango de densidad de polímero de polipropileno catalizado con metaloceno oscila entre 0.70 a 0.91 g/cm3.
En otra modalidad, el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno es bajo en peso molecular y bajo en su modulo. En un aspecto, los rangos de peso molecular oscilan entre 10,000 a 200,000 Daltons, con una distribución molecular de 1 a 4.
El polímero de polipropileno catalizado con metaloceno tiene un rango de temperatura de ebullición de 38 °C a 10 °C, y su rango de viscosidad en estado fundido es de 200 a 100, 000, 000 CP a 190°C.
Es preferible que la viscosidad en estado fundido del polímero de polipropileno catalizado con metaloceno a 190°C, oscile entre 500 a 80,000 cP, mas preferiblemente arriba de los 50,000 cP. Ejemplos de polímeros de polipropileno catalizado con metaloceno incluyen L-MODU™X400S, X600S y X901S de Idemitsu .
En otra modalidad, el polímero tiene una tasa de flujo de fusión mayor que 50g/10min a 230°C y 2.16 kg de peso. Ejemplos de polímeros de polipropileno catalizados con metaloceno incluyen series Vistamaxx 2000 de Exxon obil .
En otro aspecto, los módulos del polímero de polipropileno catalizados con metaloceno oscilan entre 20 a 500 MPa a 80°C.
Aun en otra modalidad, el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno es isotático, donde se localizan los sustituyentes en el mismo lado de la columna del polímero. Los polímeros isotáticos son usualmente semicristalinos y regularmente de una forma de configuración de hélice. Particularmente es preferente el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno que tiene un rango medio de isotacticidad .
Los homopolimeros amorfos y copolimeros son polímeros producidos por catalizadores Ziegler-Natta . Con los catalizadores Ziegler-Natta, los polímeros amorfos producidos tienen amplio rango de pero molecular y distribuciones de composición. Los polímeros amorfos producidos con catalizadores Ziegler-Natta no son estereoespecificos , ejemplo, atáctico en su morfología. El PDI del rango de los polímeros amorfos es de 3 a 10. Los polímeros amorfos preferidos tienen un rango PDI de 5 a 6.
En una modalidad, los polímeros amorfos son polímeros de poli- -olefinas que tienen un rango de viscosidad de fusión mayor que 500 cP a 10, 000, más preferiblemente 500 cP a 3,000 cP a 190 °C (determinado de acuerdo con ASTM D3236) .
El polímero de ???-a-olefina amorfa preferido es un polibuteno amorfo y/o copolimeros de polipropileno amorfos. El comonómero de polibuteno es C2-C3 y comonómero de a-olefina C5 -C10. El comonómero es un comonómero de a-olefina C3. El comonómero de polipropileno es C2 y un comonómero de a-olefina C4-C10. En otro aspecto, el comonómero de polipropileno es un monómero de a-olefina C2. Ejemplos de copolimeros de poli-a-olefinas amorfos incluyen REXtac® E y series RT de Rextac; series Vestoplast® de Evonik; y series Eastoflex™ de Eastman, y similares.
En otra modalidad, la relación de polímero de polipropileno catalizado con metaloceno al polímero amorfo está en el rango de 1:10 a 1:1.
Además el adhesivo comprende un adherente y/o diluyente. Se puede formular un adhesivo deseable con menos de 30 % peso, menor que 25 % peso, menor que 23 % peso o menor que 20 % peso pero mayor que 0 % peso de adherente y/o diluyente.
Adherentes ejemplares tienen un punto de reblandecimiento de anillo y bola, medidos típicamente de acuerdo con AST E28-58T, mayores a 80 °C. En otra modalidad, el adhesivo comprende un adherente con un punto de reblandecimiento de anillo y bola mayor que los 100°C.
Resinas de pegajosidad útiles pueden incluir cualquier resina compatible o mezclas, tales como resinas de hidrocarburo de petróleo alifáticas; y resinas de hidrocarburos de petróleo aromáticas y los derivados hidrogenados de los mismos, teniendo un punto de reblandecimiento, según lo determinado por el método E28-58T de ASTM, de mayor que 80 °C, resinas modificadas y naturales incluyen, por ejemplo, como resinas de goma, resinas de madera, resina de alto aceite, resina destilada, resina hidrogenada, resina dimerizada, resinatos y resina polimerizada; esteres de glicerol y pentaeritritol de resinas naturales y modificadas, incluyendo, por ejemplo el ester de glicerol de pálido, resina de madera, el ester de glicerol de la resina hidrogenada, el ester de glicerol de la resina polimerizada, el ester de pentaeritritol de la resina hidrogenada, y el ester de pentaetritol fenólico modificado de resina; copolimeros y terpolimeros de terpenos naturales; y resina de terpeno fenolico modificadas y derivados hidrogenados de los mismos incluyen, por ejemplo, estireno/terpeno y alfa metil estireno/terpeno; resinas de politerpeno; y resinas fenolicas modificadas de terpeno y derivados hidrogenados de los mismos incluyen, por ejemplo, el producto de resina resulta de la condensación, en un medio acido, de un terpeno biciclico y un fenol .
Ejemplos de adherentes alifáticos hidrogenados particularmente adecuados incluyen series 1000 Escorez® de Eastman Chemical. También incluyen las resinas cíclicas o resinas aciclicas C5 y resinas aciclicas modificadas aromáticas o resinas cíclicas modificadas aromáticas, y ejemplos incluyen Escorez® series 2000 y 5000 de Exxon Mobil. Ejemplos de unas resinas comerciales disponibles y resina derivada que podrían ser usadas para practicar la invención incluye series SYLVALITE RE disponibles de Arizona Chemical. Ejemplos de resinas de politerpeno comercialmente disponibles incluyen series Piccolyte S, C, F y A de Pinova. Particularmente se prefiere que el politerpeno sea Piccolyte S115.
Adherentes preferentes son resinas de hidrocarbono sintéticas. Incluidas son hidrocarbonos alifáticos o hidrocarbonos ciclolifáticos, hidrocarbonos aromáticos, hidrocarbonos alifáticos modificados o hidrocarbonos cicloalifáticos modificados y mezclas de las mismas. Ejemplos no limitantes incluyen resinas derivados de definas alifáticas como las que están disponibles de Exxon bajo nombre comercial y las series Escorez®. Series Eastotac de Eastman son también útiles en la invención. Preferentemente para esta invención son Escorez 5400 de Exxon y grados Eastotac H100R y H130R de Eastman Chemical.
Ejemplos no limitativos incluyen resinas derivadas de olefinas alifáticas como las que están disponibles de Exxon bajo nombre comercial y las series Escorez®. Series Eastotac de Eastman son también útiles en la invención.
También son útiles resinas de hidrocarbonos aromáticos que son olefinas derivadas C9 aromát ico/alifático y disponible de Sartomer y Creay Valley bajo nombre comercial Norsolene y de series Rutgers de resinas de hidrocarbono aromáticas TK.
Alfa metil estireno como la serie Kristalex de Eastman Chemicals, series Sylvares SA con un punto de ablandamiento de anillo y bola mayor que 80 °C de Arizona chemicals son también útiles como adherentes en la invención. Mezclas de dos o más resinas pegajosas descritas se pueden requerir para algunas formulaciones .
Se pueden mezclar pequeñas cantidades de adherentes alquil fenolicos con agentes adherentes adicionales detallados arriba para mejorar el rendimiento a altas temperaturas de estos adhesivos. Los alquil fenoles en menos que 20 % peso del peso total del adhesivo son compatibles y en combinaciones adecuadas incrementan el funcionamiento o efectividad del adhesivo a alta temperatura. Los alquil fenoles están comercialmente disponibles de Arakawa Chemical bajo el nombre comercial de Tamanol y en varias lineas de producto de Schenectady International .
Diluyentes ejemplares incluyen plastificantes . Adecuados plastificantes incluyen aceite, polibutenos y poliisobutilenos, aceite mineral, aceites alifáticos, aceite parafinico, aceite naftenico, aceite aromático, larga cadena parcial de éter ester, monoesteres alquilos, aceites epoxidizados, dialquilos de diesteres, diesteres aromáticos, alquil éter monoester y mezclas de las mismas.
Deseablemente los adhesivos de la presente invención pueden contener al menos un estabilizador y/o al menos un antioxidante. Se agregan estos componentes para proteger el adhesivo de la degradación causada por reacción con oxigeno inducido por varias cosas como calor, luz, o catálisis residual de materias primas como resina pegajosa.
Entre los estabilizadores aplicables o antioxidantes que se incluyen aqui son fenoles impedidos con alto peso molecular y fenoles multifuncionales como fenoles que con sulfuro y fenoles con contenido de fosforo. Los fenoles impedidos son bien conocidos para aquellos expertos en el arte y se pueden caracterizar como compuestos fenolicos los cuales también contienen radicales esféricamente voluminosos en proximidades cercanas al mismo grupo hidroxifenolico . En particular, grupos butilo terciarios generalmente se sustituyen sobre el anillo de benceno en al menos una de las posiciones orto, relativas al grupo hidroxifenolico. La presencia de estos radicales estéricamente voluminosos en la vecindad del grupo hidroxilo sirven para retardar su frecuencia estrecha, y correspondientemente, su reactividad; este obstáculo proporciona asi el compuesto fenolico con sus propiedades de estabilización. Los fenoles impedidos representativos incluyen; 1,3, 5-trimetil-2, 4,6-tris-(3, 5-di-ter-butil-4-hidroxibencil) -benceno; pentaeritritilo tetraquis-3 ( 3 , 5-di-terbutil-4-hidroxifenil ) -propionato; n-octadecil-3 (3, 5-di-terbutil-4-hidroxifenil ) -propionato; 4,4' -bismet ileño (2 , 6-terbutil-fenol ) ; 4, 4' -tiobis ( 6-terbutil-o-cresol) ; 2 , 6-diterbutilfenol ; 6- (4-hidroxifenoxi) -2, 4-bis (tio-n-octil) -1, 3, 5 triazina; (di-n-octilitio) etil 3, 5-diterbutil-4-hidroxibenzoato; y hexasorbitol [3- (3, 5-diterbutil-4-hidroxifenil) -propionato] .
Tales antioxidantes son comercialmente disponibles de Ciba Speciality Chemicals e incluyen Irganox® 565, 1010, 1076 los cuales son fenoles impedidos. Estos son antioxidantes primarios los cuales actúan como eliminadores de radicales y se pueden usar solos o en combinación con otros antioxidantes como antioxidantes fosfito como Irgafos® 168 disponible de Ciba Speciality Chemicals. Los catalizadores fosfito con considerados catalizadores secundarios y generalmente no se usan solos. Estos primeramente son usados como peróxidos descomponedores. Otros catalizadores disponibles son Cyanox® LTDP disponibles de Industrias Cytec y Ethanox® 330 disponible de Corporación Albemarle. Muchos antioxidantes están disponibles para ser usados ya sea solos o en combinación con otros antioxidantes. Se agregan estos compuestos a las masas fundidas calientes en pequeñas cantidades, típicamente menos del 10 % en peso y no tienen efecto otras propiedades físicas. Otros compuestos que se podrían agregar también no afectan las propiedades físicas y son pigmentos los cuales agregan color, agentes de fluorescencia, por mencionar solo un par. Aditivos como estos son bien conocidos para aquellos expertos en el arte.
Los adhesivos de la invención opcionalmente pueden comprender aditivos, como ceras, pigmentos, materiales colorantes y rellenos.
Las ceras adecuadas para uso en adhesivos incluyen ceras de parafinas, ceras microcristalinas, ceras de polietileno, ceras de polipropileno, ceras por producto de polietileno, ceras de Fischer-Tropsch, ceras oxidadas de Fischer-Tropsch y ceras funcionalizadas como ceras de hidroxiestereamida y ceras de amida grasosas. Convencionalmente se refieren en el arte como ceras sintéticas de alto punto de fusión a las ceras de polietileno de alta densidad y bajo peso molecular, ceras por producto de polietileno y ceras Fischer-Tropsch.
Cuando se usan, el componente de la cera típicamente se presentara en cantidades de arriba de 10 % en peso. Adhesivos comprenden un componente de cera que típicamente comprenderá de 0.5 a 5 % en peso de una cera. Preferiblemente las ceras tienen una temperatura de fusión entre 49°C y 121°C, mas preferible entre 66°C y 120°C, y más preferiblemente entre 82°C y 115°C.
Dependiendo en los usos finales contemplados de los adhesivos, otros aditivos como pigmentos, colorantes y rellenos se agregan convencionalmente a los adhesivos de fusión caliente se pueden incorporar en menores cantidades, por ejemplo, arriba del 10 % por peso, en las formulaciones de la presente invención .
Mientras los adhesivos hechos de polímeros catalizados con metaloceno tienden a tener un estrecho PDI, buena capacidad de pulverización y alta fuerza de cohesión, también tienen alta viscosidad, rigidez y requieren de grandes cantidades de adherente y aceite. Por el otro lado, los adhesivos hechos por Ziegler-Natta las olefinas amorfas catalizadas tienden a tener un alto contenido en polímero y baja viscosidad, sin embargo, una deteriorada capacidad de pulverización y fuerza de cohesión. Una mera combinación de dos polímeros exacerban las desventajas de cada uno de los polímeros. Tales combinaciones resultan en adhesivo con bajo contenido en polímero, alta viscosidad, alto PDI e incluso algunas incompatibilidades. Sorprendentemente, adhesivo con diluyentes mínimos y/o adherentes y buenas fuerzas de cohesión se pueden realizar con mezclas específicas de polímeros catalizados con metaloceno y polímeros amorfos catalizados Ziegler-Natta. Es decir, una combinación de un polímero de polipropileno catalizado con metaloceno que tiene un rango de densidad de 0.70 a 0.91 g/cm3 y un rango de viscosidad de masa fundida de aproximadamente 1,000 a 10,000 cP a 190 °C con un polibuteno amorfo catalizado Ziegler-Natta y/o polímero de polipropileno resulta en un sistema de polímero compatible que permite diluyentes mínimos y adherente con buena fuerza de cohesión. El adhesivo de la invención requiere menos del 30 % peso, menos que 25 % en peso, menos que el 23 % en peso o menos que el 20 % en peso de un adherente y/o diluyente a alcanzar una resistencia a la fluencia aceptable.
Las composiciones del adhesivo de la presente invención se preparan mezclando los componentes en una fundición a una temperatura aproximada de 170 °C de una mezcla homogénea. Varios métodos de mezclado se conocen en la técnica y cualquier método que produce una mezcla homogénea. Después se enfría la mezcla y se puede formar en gránulos o bloques para almacenamiento o envió. Estos adhesivos preformados pueden ser recalentados para aplicarse sobre sustratos.
Las aplicaciones de fundición en caliente de adhesivos son bien conocidas para aquel que es experto en el arte. Los adhesivos de la presente invención se pueden aplicar al sustrato deseado por cualquier método conocido en el arte, e incluye, sin limitación en recubrimiento de rodillo, pintura, cepillado en seco, recubrimiento por inmersión, rociado, hebra de recubrimiento, ranura de recubrimiento, fumigación de remolino, impresión (ejemplo, impresión de chorro de tinta) flexográfico, extrusión, roció atomizado, huecograbado (transferencia de patrón de rueda) , electrostático, deposición de vapor, fiberización y/o impresión de la pantalla. Para aplicaciones de revestimiento, varios patrones, como continuos, intermitente, firma, y similares, se pueden aplicar a sustratos elásticos .
En otra modalidad de la invención, se proporciona un método para unir un sustrato a un sustrato similar o no similar. El método comprende la aplicación de al menos un primer sustrato un adhesivo fundido de la presente invención, trayendo un segundo sustrato en contacto con el adhesivo aplicado al primer sustrato, y permitiendo la composición para solidificar, de este modo los primeros y segundos sustratos se unen entre si, donde el adhesivo de la presente invención preferentemente comprende (a) al menos 70 % en peso de una mezcla de polímero la cual comprende (i) un polímero de polipropileno catalizado con metaloceno que tiene un rango de densidad de aproximadamente 0.70 a 0.91 g/cm3 y (ii) un copolimero de polibutileno amorfo; y (b) menor del 30 % en peso de un adherente y/o diluyente, donde la relación del (i) polímero de polipropileno catalizado con metaloceno a (ii) copolimero de polibutileno amorfo esta en un rango de 1:10 a 1:1, y el peso total del adhesivo es 100 % peso. El sustrato puede ser igual o diferente. Múltiples sustratos se pueden unir entre si con el adhesivo.
"Sustratos" como se usan aquí, comprenden películas poliméricas como, pero no limitadas a: poliolefina, poliéster; poliuretano; poliamida; poliacrilato; o combinaciones de las misma, incluyendo al azar, bloque, o injerto de copolimeros como bloques de copolimeros de poliéster-b-poliuretano, bloques de copolimeros de polieter-b-poliuretano, bloques de copolimeros de estireno, y/o bloques de copolimeros de polieter-b-poliamida . Ejemplos de cordón elástico incluye LYCRA, un hilo de multifilamento de elastómero vendido por Invista, Inc., GLOSPAN, un cordón elástico hecho por Globe Manufacturing Company y Confi-Fit™, de Fulflex.
Para aquellos compuestos que comprende adhesivo, "resistencia a la fluencia" o "valor de resistencia a la fluencia" se refiere a la fuerza de sujeción de un adhesivo particular. La resistencia a la fluencia es una medida de la calidad de la unión adhesiva entre los sustratos.
Los adhesivos fundidos en caliente de la invención encuentran uso aquí, por ejemplo, las porciones elásticas de las prendas de cuidado personales. Diferentes de las pestañas de reinserción del pañal, porciones elásticas unen piernas, cintura y hojas de paneles laterales los cuales requieren elasticidad y resistencia para formar la deformación. Por otra parte, el adhesivo fundido en caliente de la invención también se puede usar como construcción y/o adhesivos centrales de la prenda de cuidado personal.
Materiales con excelente estrechabilidad y elasticidad se necesitan para manufacturar una variedad de artículos de durabilidad y disposición como, por ejemplo, almohadillas de incontinencia, pañales desechables, pantalones de entrenamiento, ropa, ropa interior, atuendos deportivos, ajuste de automotor, burletes, empaquetadora, y tapicería de muebles. Estrechabilidad y elasticidad son atributos de rendimiento que pueden, por ejemplo, funcionar para efectuar ajuste muy acorde al cuerpo de un usuario o estructura de un artículo. Mientras se conocen numerosos materiales para exhibir propiedades de tensión-deformación y elasticidad a temperatura ambiente, muy frecuente es deseable para materiales elásticos para proporcionar una conformación o repetido uso de ajuste seguro, extensiones y retracciones a elevadas temperaturas como a temperaturas del cuerpo o en interiores de automóviles durante los meses de verano. Los adhesivos encuentran particular uso como adhesivos elásticos para uso en aplicaciones de no tejido como pañal de bebé o artículos de incontinencia de adulto.
EJEMPLO Componentes L-MODU 400 PP es un copolimero de polipropileno catalizado con metaloceno de Idemitsu con una viscosidad en estado fundido de casi 7,000 cps a 190°C y módulo de 60 MPa.
Vistamaxx 6202 es un copolimero de polipropileno catalizado con metaloceno de Exxon con una tasa de flujo másico en estado fundido (MFR) de 18g/10min a 230°C/2.16 kg.
Versofy 4300 es un copolimero de polipropileno catalizado con metaloceno de Dow Chemical con un MFR de 25g/10min a 230°/2.16 kg.
Infuse 9807.15 es un copolimero en bloque de etileno-octeno catalizado con metaloceno disponible de DOW Chemicals con un MFR de 15g/10min a 190°C/2.16 kg.
XUS 38608.00 es un copolimero al azar de etileno-octeno catalizado con metaloceno disponible de DOW Chemical con un MFR de 1200 a 190°C/2.16 kg.
Rextac RT2830 es un copolimero amorfo (propileno-buteno) producido por Ziegler-Natta con una viscosidad Brookfield de 3,000 cps a 190°C.
Rextac RT2814 es un copolimero amorfo (propileno-buteno) producido por catalizador Ziegler-Natta con una viscosidad Brookfield de 1,400 cps a 190°C.
Rextac 2315 es un copolimero amorfo (etileno-propileno) producido por catalizador Ziegler-Natta con una viscosidad Brookfield de 1,500 cps a 190°C.
Escorez 5400 es una resina de hidrocarbono cicloalifático disponible de Exxon Mobil con un punto de ablandamiento de 103°C.
Eastotac H130R es una resina de hidrocarbono alifática disponible de Eastman Chemical con un punto de ablandamiento de 130°C.
Eastotac H-100R es una resina de hidrocarbono alifática disponible de Eastman Chemical con un punto de ablandamiento de 100 °C.
Wingtack 98H es una resina de hidrocarbono alifática disponible de Cray Valley con un punto de ablandamiento de 98°C.
Indopol H300 es un polibuteno liquido disponible de oligomeros INEOS con un peso molecular de 1300 Mn.
Krystol Oil es un aceite de mineral blanco grado técnico de Petro Canadá.
Kaydol Oil es un aceite blanco grado técnico disponible de Sonneborn .
Irganox 1010/225 es un antioxidante de fenol impedido, disponible de Ciba Specialty Chemicals.
Adhesivo A de control a base de caucho es un Dispomelt EL 897B, adhesivo a base de un bloque de copolimero estirenico disponible de Henkel Corporation.
Adhesivo B de control a base de caucho es Dipomelt EL 898B, un adhesivo a base de bloque de copolimero estirenico disponible de Henkel Corporation.
Métodos de ensayo La viscosidad fue medida a 320°F (150°C) usando un viscosimetro de Brookfield estándar, eje 27, ASTM D3236.
Para un recubrimiento elástico intermitente: el largo del filamento (ejemplo, spandex) adherido en la condición estrecha entre las dos hojas de no tejido o una hoja de no tejido y una película polimerica es medida y marcada ("longitud inicial") . Ambas terminaciones del spandex se cortan fuera del área de unión adhesiva (el área intermitente) . La cantidad que resulta de las retracciones de filamento de extremo libre es medida siguiendo un periodo de 4 horas a 38°C. El porcentaje de fluencia se calcula de la siguiente manera. % fluencia= longitud inicial - longitud final X 100% Longitud inicial Por ejemplo, si la distancia inicial marca entre 20 cm y la distancia final marca entre unos 15 cm, el porcentaje de fluencia es 25%. Preferible, cinco muestras para cada condición se prueban y los resultados promediados para cada cordón elástico .
Para un recubrimiento elástico continuo: la longitud de un filamento (ejemplo, spandex) adherido en la condición estrecha entre las dos hojas de no tejido o una hoja de no tejido y una película polimerica es medida y marcada ("longitud inicial") . Se toma una longitud muestra fuera del área marcada. Los filamentos spandex se cortan después en el área marcada. La cantidad que el filamento retrae es medida siguiendo un periodo de 4 horas a 38 °C. El porcentaje de fluidez se calcula de la siguiente manera: % fluencia^ longitud inicial - longitud final X 100% Longitud inicial Adhesivos a base de caucho típicamente resultan en una alta resistencia a la fluidez o aceptable resistencia a la fluidez. Una aceptable resistencia a la fluidez es casi de 35 % o menos.
Cuando la prueba a la fluencia se realiza ya sea por aplicación espiral o filamento, se usa un sustrato no tejido con 13.5 gsm de tejido de filamento, hecho por Avgol, la película de polipropileno es 0.5 mil película poliflexible, suministrada por Plian Corporation, y el spandex usado es 620 Decitex (LYCRA®xa®) y el borrador de la fibra fue 4.0x.
Cuando la medida de rendimiento a la fluencia para una conexión a través de una hebra de recubrimiento, se aplica un adhesivo a una temperatura en el rango de 140°C a 160°C en el sustrato no tejido y spandex con un patrón de hebra de recubrimiento en un modo continuo o intermitente usando un laminador de alta velocidad a 300 fpm en un tiempo abierto de 0.1 seg., y un aplicador ITW omega. El adhesivo agrega en el nivel de 25-35 mg/m/hebra con tres fibras elásticas.
Al medir la fluencia de un enlace hecho a través de un recubrimiento en espiral, se aplica el adhesivo a la temperatura en el rango de 140°C a 160°C sobre el sustrato no tejido y el sustrato spandex con un patrón de espiral no envuelto en un modo intermitente usando un laminador de alta velocidad a 300 fpm con 0.1 segundos de tiempo abierto y un aplicador de espiral Nordson 0.018''. El nivel de complemento del adhesivo es de 12 gsm con tres fibras elásticas que son adjuntos al sustrato no tejido.
Para medir la resistencia al pelado, se preparan laminados para rociar el adhesivo a 2.5 gdm a través de la cabeza de la boquilla Signature entre 140°C-160°C sobre un sustrato y después aplicar un segundo sustrato sobre el adhesivo para formar un enlace. Sustratos típicos son materiales de fabrica no tejidos que típicamente tienen un peso base en el rango de 10 a 25 gsm y sustrato de película flexible en forma de hoja como poliolefina, ejemplo, no tejido de polietileno o no tejidos de polipropileno, películas de poliuretano, espumas de poliuretano, películas o molduras de derivados de celulosa, como tejidos, películas o molduras de poliacrilatos o polimetacrilatos, películas o molduras de poliésteres. El adhesivo de acuerdo a la invención se puede usar para unir entre si sustratos iguales o diferentes.
La resistencia al pelado se midió por el probador Sintech 1/D instron a 23 °C y 50 % de humedad relativa con un laminado muestra de dos pulgadas. El laminado muestra se separo a una velocidad de 12 pulgadas/min en un Angulo de 180°C. El resultado del pelado se expresó en g/in. El laminado de revestimiento se probó al menos 72 horas después de que se hizo la unión.
Preparación de la muestra Las muestras listadas en la tabla 1-3 se prepararon por el uso de técnicas conocidas en el arte. Los componentes de las muestras de adhesivos se listan en la tabla. Un procedimiento ejemplar envuelve colocar aproximadamente la mitad del adherente total en una caldera de mezcla enchaquetada, la cual se equipa con rotores, y alcanza un rango de temperatura de 100°C a 170°C. Cuando el adherente se funde, se inicia la agitación y el resto de los componentes se agregaron hasta que se obtuvo una masa homogénea.
La viscosidad de muestras severas se midieron.
Tabla 1. Viscosidad de Ziegler-Natta y Mezclas de Olefina Catalizada con Metaloceno Solo la muestra 1 tuvo una viscosidad inferior a 11,000 cP a 150 °C. Muestras comparativas A-C tuvieron viscosidades superiores que 11, 000 cP a 150 °C, la cual es demasiado alta para aplicarse a temperaturas de aplicación estándar.
Los adhesivos muestra se aplicaron por métodos de aplicación de revestimiento elástico y sus resistencias a la fluencia se midieron y reportaron en la Tabla 2.
Tabla 2. Resistencia a la Fluencia Elástica usando Método de Aplicación de Revestimiento Elástico Continuo.
Adhesivos a base de caucho se usan típicamente como adhesivo elástico para los que tienen valores aceptables de fluencia. El % de fluencia aceptable para un adhesivo es menos del 35 %. La Tabla 2 muestra que los adhesivos a base de polímeros amorfos tienen significativamente un valor de fluencia más alto que un típico adhesivo elástico a base de caucho.
Se aplicaron muestras de adhesivos por métodos de aplicación de revestimiento elástico intermitente y sus resistencias a la fluencia se midieron y reportaron en la Tabla Tabla 3. Resistencia a la Fluencia Elástica usando Métodos Aplicación de Revestimiento Elástico Intermitente.
La resistencia a la fluencia para la muestra 1 fue similar a la del adhesivo a base de caucho.
Se prepararon artículos laminados, como se describió anteriormente, aplicando el adhesivo con un patrón Firma con una Boquilla Continua de Firma universal a un nivel de complemento de 2.5 gsm. Se condujeron ensayos de adhesión de pelado sobre las muestras laminadas y sus valores se reportaron en la Tabla 4.
Tabla 4. Adhesión por Pelado, Patrón de Firma La resistencia de pelado inicial del articulo laminado con la muestra 2 fue más alto que el adhesivo a base de caucho y una muestra comparativa C. Muestra C también tuvo una resistencia de cascara inicial similar a la del adhesivo a base de caucho, pero requiere de grandes cantidades de adherentes y diluyentes para alcanzar la viscosidad pulverizable . Muestra D, mientras que un alto contenido en polímero, la fuerza de adherencia es baja. Además, una combinación especifica de propileno catalizado con metaloceno y polímero amorfo catalizado con Ziegler-Natta, es necesaria para lograr una buena fuerza de adherencia y una aceptable resistencia a la fluencia .
Muchas modificaciones y variaciones de esta invención se pueden hacer sin separarse de su espíritu y alcance, como será evidente para aquellos expertos en el arte. Las modalidades específicas descritas aquí son ofrecidas como manera de un solo ejemplo, y esta invención está limitada solo por los términos de reivindicaciones adjuntas, junto con el alcance completo de equivalentes a los que tales reivindicaciones son aplicables.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un adhesivo caracterizado en que comprende: a) al menos 70 % en peso de una mezcla de polímeros que comprenden : i) un polímero de polipropileno catalizado con metaloceno que tiene un rango de densidad de aproximadamente 0.70 a 0.91 g/cm3 y una viscosidad en estado fundido menor que 50,000 cPs a 190°C, y ii) un polímero amorfo catalizado Ziegler-Natta seleccionado del grupo que consiste de copolimero de polibuteno, copolimero de polipropileno y mezclas de las mismas; y b) menos que el 30 % en peso del adherente y/o diluyente; en donde el adhesivo tiene una viscosidad por debajo de los 11, 000 centipoises a 150°C y ASTM C3236; y el peso total se agrega a 100 % en peso.
2. El adhesivo de la reivindicación 1, caracterizado en que el adhesivo comprende menos que el 25 % en peso de un adherente y/o diluyente.
3. El adhesivo de la reivindicación 1, caracterizado en que el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno comprende un comonómero de a-olefina C2-Cio.
4. El adhesivo de la reivindicación 1, caracterizado en que el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno es un polipropileno isostático.
5. El adhesivo de la reivindicación 1, caracterizado en que el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno es un polipropileno atáctico.
6. El adhesivo de la reivindicación 1, caracterizado en que el polímero amorfo catalizado con Ziegler-Natta es un copolimero de polibuteno, el cual comprende un comonomero de -olefina C2-C3, C5-Cio.
7. El adhesivo de la reivindicación 1, caracterizado en que el polímero amorfo catalizado Ziegler-Natta es el copolimero de polipropileno, el cual comprende un comonomero de a-olefina C2, C4-C10.
8. El adhesivo de la reivindicación 1, caracterizado en que la relación de (i) el polímero de polipropileno catalizado con metaloceno a (ii) el polímero amorfo catalizado con Ziegler-Natta oscila aproximadamente de 1:10 a 1:1.
9. Un artículo desechable que comprende un adhesivo, caracterizado en que el adhesivo comprende: a) al menos de 70 % en peso de una mezcla de polímero el cual comprende: i) un polímero de polipropileno catalizado con metaloceno que tiene un rango de densidad de 0.70 a 0.91 g/cm3 y una viscosidad en estado fundido menor que 50,000 cP a 190°C, y ii) un polímero amorfo catalizado con Ziegler-Natta seleccionado del grupo que consiste en copolimero de polibuteno, copolimero de polipropileno y mezclas de las mismas; y b) menos del 30% en peso de adherente y/o diluyente; donde el adhesivo tiene una viscosidad por debajo de los 11,000 centipoises a 150°C y ASTM D3236; y el total del peso se agrega al 100 % en peso.
10. El articulo desechable de la reivindicación 9, caracterizado en que es un accesorio elástico.
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