Dispersiones acuosas de polímero para adhesivos.

Dispersión de polímero acuosa con un contenido en polímero de al menos un 55 % en peso,

referido al pesototal de la dispersión, donde el polímero está constituido por monómeros M con insaturación etilénica, y presentauna temperatura de transición vítrea por debajo de -10ºC, y donde las partículas de polímero dispersadas presentanuna distribución de tamaños de partícula polimodal, presentando al menos un 70 % en peso de partículas depolímero un diámetro de partícula, determinado por centrifugado, por debajo de 350 nm.

Dispersiones acuosas de polímero para adhesivos La presente invención se refiere a dispersiones acuosas de polímero con un contenido en polímero de al menos un 55 % en peso, que son apropiados para adhesivos. La invención se refiere también a un procedimiento para la obtención de estas dispersiones acuosas de polímero, así como a la obtención de las dispersiones acuosas de polímero en adhesivos, o bien composiciones de adhesivo, especialmente en adhesivos para substratos transparentes, por ejemplo etiquetas de material sintético.

Adhesivos (Pressure Sensitive Adhesives, PSA) a base de dispersiones acuosas de polímero, en especial a base de dispersiones de acrilato, encuentran un amplio empleo para la obtención de productos autoadhesivos, como láminas autoadhesivas, cintas adhesivas, etiquetas y similares. Adhesivos a base de dispersiones acuosas de polímero contienen como componente principal un polímero dispersado en fase acuosa con una temperatura de transición vítrea generalmente por debajo de -10ºC, que forma en el secado de la dispersión una película adhesiva permanente, que se adhiere a las más diversas superficies ya bajo presión reducida a temperatura ambiente.

La calidad del adhesivo, o bien de la película adhesiva, depende decisivamente de las propiedades de la dispersión acuosa de polímero y del polímero contenido en la misma. Por una parte, la adhesión de la película de pegamento se deben situar en un nivel elevado para conseguir una buena adherencia con el substrato a pegar. En especial, esto es frecuentemente problemático en substratos apolares, como materiales sintéticos y láminas de material sintético. Simultáneamente, la resistencia interna (cohesión) de la película de adhesivo deberá ser suficientemente elevada para que en el corte no se produzca una formación de hebras o salida de bordes, que conduciría a una contaminación de las herramientas de corte, y a un pegado de las superficies de corte.

Además es deseable que las dispersiones de polímero presenten un contenido en polímero elevado para que se deba evaporar poca agua en la obtención de capas autoadhesivas y, por consiguiente, el revestimiento se pueda llevar a cabo de modo más eficiente y seguro. En especial en técnicas modernas de revestimiento, como en el "Curtain-Coating" sin contacto, son deseables contenidos en polímero de al menos un 55 % en peso. No obstante, con contenido en polímero creciente, las dispersiones de polímero acuosas, en especial aquellas de polímeros con una temperatura de transición vítrea reducida, tienden a la coagulación y a la formación de motas. Además, la viscosidad aumenta en gran medida con contenido en producto sólido creciente.

En adhesivos se plantea además el problema de que la estabilidad de la película adhesiva no es satisfactoria bajo acción de humedad. Además, en el caso de influencia de humedad se llega a una turbidez poco estética de la película adhesiva, que es indeseable por motivos estéticos, en especial en substratos transparentes.

Dispersiones de polímeros acuosas apropiadas para adhesivos, con contenidos en polímero por encima de un 55 % en peso, son conocidas, a modo de ejemplo, por la WO 98/06763 A1, la WO 98/07767 A1 y la WO 00/68335 A1. Los adhesivos descritos en las mismas se distinguen por un elevado nivel de cohesión y adhesión. No obstante, las capas de pegamento, que se obtuvieron bajo empleo de tales dispersiones de polímero, tienden a la turbidez, o bien a eflorescencias en el caso de influencia de humedad, lo que es indeseable respecto a un empleo para etiquetas transparentes.

Por la EP 554832A1 son conocidas dispersiones de polímero acuosas para adhesivos, que contienen un polímero en emulsión con una substancia tensioactiva iónica incorporada por polimerización, así como un polímero hidrófobo no polimerizable. La combinación de substancia tensioactiva iónica, copolimerizable, y polímero hidrófobo, ocasiona una buena propiedad de adherencia sobre superficies apolares y una buena estabilidad a la humedad de la película adhesiva. No obstante, las substancias tensioactivas copolimerizables son relativamente costosas. Además, la viscosidad de las dispersiones de polímero obtenidas es relativamente elevada.

La EP 845518 A1 describe dispersiones de polímero acuosas para adhesivos, que contienen (met) acrilatos de alquilo con 8 a 13 átomos de carbono y substancias tensioactivas polimerizables. No obstante, las dispersiones de polímero descritas en la misma presentan contenidos en producto sólido relativamente reducidos, por debajo de un 50 % en peso, y por lo tanto son poco apropiados para procedimientos de revestimiento modernos.

Por la US 6 359 092 son conocidas dispersiones acuosas de polímero para adhesivos, donde las partículas de polímero emulsionantes iónicos polimerizables especiales, y presentan un tamaño de partícula de un máximo de 100 nm.

Por la WO 97/11996 A1 son conocidas dispersiones de polímero acuosas a base de ésteres de acrilato para adhesivos, que contienen un monómero parcialmente hidrosoluble incorporado por polimerización, y donde el tamaño medio de partícula no sobrepasa un valor de 150 nm. Si bien estas dispersiones de polímero se distinguen por un comportamiento de eflorescencia mejorado, la viscosidad de las dispersiones de polímero obtenidas, en especial con contenidos en producto sólido elevados, es insatisfactoriamente elevada.

En resumen se puede determinar que por el estado de la técnica no se conocen dispersiones de polímero acuosas apropiadas para adhesivos, con contenido en producto sólido elevado y viscosidades defendibles, que muestren simultáneamente buenas propiedades de adherencia y una tendencia reducida a la eflorescencia.

Por consiguiente, la presente invención toma como base la tarea de poner a disposición dispersiones de polímero acuosas para adhesivos, que presenten por una parte un contenido en producto sólido elevado y una viscosidad aceptable, y que no presenten preferentemente más de 1500 mPa.s (viscosidad de Brookfield, determinada según DIN EN ISO 3219, 23ºC, 100 sec-1) , y garanticen simultáneamente una tendencia reducida a la eflorescencia con buenas propiedades adhesivas en el caso de influencia de humedad. Además es deseable conseguir estas propiedades sin empleo de emulsionantes polimerizables costosos.

Sorprendentemente se descubrió que estos y otros problemas se solucionan mediante dispersiones de polímero acuosas a base de monómeros con insaturación etilénica con un contenido en polímero de al menos un 55 % en peso, y una temperatura de transición vítrea del polímero contenido en las mismas no superior a -10ºC, si las partículas de polímero dispersadas presentan una distribución de tamaños de partícula polimodal, donde al menos un 70 % en peso, preferentemente al menos un 75 % en peso, en especial al menos un 80 % en peso, de modo especialmente preferente al menos un 85, o al menos un 90 % en peso de partículas de polímero, presentan un diámetro de partícula por debajo de 350 nm, en especial por debajo de 340 nm, especialmente por debajo de 330 nm.

Por consiguiente, la presente invención se refiere a dispersiones de polímero acuosas con un contenido en polímero de al menos un 55 % en peso, en especial al menos un 58 % en peso, y de modo especialmente preferente al menos un 60 % en peso, por ejemplo un 55 a un 75 % en peso, en especial un 58 a un 72 % en peso, y de modo especialmente preferente un 60 a un 70 % en peso, referido respectivamente al peso total de la dispersión, donde el polímero está constituido por monómeros M con insaturación etilénica, y presenta una temperatura de transición vítrea por debajo de -10ºC, preferentemente de un máximo de -20ºC, en especial un máximo de -30ºC, donde las partículas de polímero dispersadas presentan una distribución de tamaños de partícula polimodal, donde al menos un 70 % en peso, preferentemente al menos un 75 % en peso, en especial al menos un 80 % en peso, de modo especialmente preferente al menos un 85, o al menos un 90 % en peso de partículas de polímero presentan un diámetro de partícula por debajo de 350 nm, en especial por debajo de 340 nm, especialmente por debajo de 330 nm.

Las dispersiones de polímero según la invención están vinculadas a una serie de ventajas. De este modo, las dispersiones de polímero según la invención, también con contenidos en polímero de al menos un 55 % en peso, y en especial al menos un 58 % en peso, por ejemplo con contenidos en polímero en el intervalo de un 58 a un 75 % en peso, y en especial en el intervalo de un 60 a un 70 % en peso, se distinguen por viscosidades relativamente reducidas. Por regla general, las dispersiones de polímero según la invención presentan... [Seguir leyendo]

1. Dispersión de polímero acuosa con un contenido en polímero de al menos un 55 % en peso, referido al peso total de la dispersión, donde el polímero está constituido por monómeros M con insaturación etilénica, y presenta una temperatura de transición vítrea por debajo de -10ºC, y donde las partículas de polímero dispersadas presentan una distribución de tamaños de partícula polimodal, presentando al menos un 70 % en peso de partículas de polímero un diámetro de partícula, determinado por centrifugado, por debajo de 350 nm.

2. Dispersión de polímero acuosa según la reivindicación 1, donde la distribución de tamaños de partícula está caracterizada por un índice de polidispersividad Q de al menos 0, 5:

donde d10 representa el diámetro de partícula que no sobrepasa un 10 % en peso de partículas de polímero,

d50 representa el diámetro de partícula que no sobrepasa un 50 % en peso de partículas de polímero, y

d90 representa el diámetro de partícula que no sobrepasa un 90 % en peso de partículas de polímero,

determinándose todos los diámetros de partícula por centrifugado.

3. Dispersión de polímero según una de las reivindicaciones precedentes, donde al menos un 10 % en peso de partículas de polímero presentan un diámetro de partícula por debajo de 70 nm.

4. Dispersión de polímero según una de las reivindicaciones precedentes, donde un 10 a un 60 % en peso de partículas de polímero presentan un diámetro de partícula en el intervalo de 70 a 180 nm, y un 40 a un 90 % en peso de partículas de polímero presentan un diámetro de partícula en el intervalo de 180 a 350 nm.

5. Dispersión de polímero según una de las reivindicaciones precedentes, donde los monómeros M, referido a la cantidad total de monómeros M, comprenden al menos un 65 % en peso de acrilatos de alquilo con 2 a 12 átomos de carbono.

6. Dispersión de polímero según la reivindicación 5, donde los monómeros M, referido a la cantidad total de monómeros M, comprenden un 0, 1 a un 10 % en peso de monómeros con insaturación monoetilénica con al menos 25 un grupo hidroxialquilo.

7. Dispersión de polímero según una de las reivindicaciones precedentes, donde el polímero está constituido en al menos un 99 % en peso por monómeros M con insaturación monoetilénica, que comprende:

a) un 65 a un 99, 8 % en peso de al menos un monómero a) , seleccionado entre acrilatos de alquilo con 2 a 12 átomos de carbono;

b) un 0, 1 a un 30 % en peso de al menos un monómero b) , seleccionado entre acrilato de metilo, metacrilatos de alquilo con 1 a 12 átomos de carbono y monómeros aromáticos de vinilo;

c) un 0, 1 a un 10 % en peso de al menos un monómero c) , seleccionado entre monómeros con insaturación monoetilénica con al menos un grupo hidroxialquilo;

d) un 0 a un 5 % en peso de uno o varios monómeros d) , seleccionados entre monómeros con insaturación 35 monoetilénica con al menos un grupo ácido.

8. Dispersión de polímero según una de las reivindicaciones precedentes, con una viscosidad de Brookfield, determinada según DIN EN ISO 3219 (a 20ºC, 100 sec-1) no superior a 1, 5 Pa.s.

9. Procedimiento para la obtención de una dispersión de polímero acuosa según una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende la polimerización en emulsión acuosa a través de radicales de los monómeros M con insaturación 40 etilénica, de los que está constituido el polímero, según un procedimiento de adición de monómeros, añadiéndose al menos un 95 % de monómeros a polimerizar, bajo condiciones de polimerización, a un primer polímero de siembra 1

en forma de partículas que se encuentra en el reactor de polimerización, y añadiéndose al menos un polímero de siembra adicional 2 en forma de una dispersión acuosa en el transcurso de la polimerización.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, efectuándose la adición del polímero de siembra cuando un 10 a un 60 % en peso de monómeros a polimerizar se encuentran en el reactor de polimerización.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 o 10, empleándose el polímero de siembra 1 en una cantidad de un 0, 1 a un 2 % en peso, referido a los monómeros a polimerizar.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, presentando el polímero de siembra 1 un tamaño de partícula promedio en peso en el intervalo de 10 a 150 nm.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, empleándose el polímero de siembra 2 en una 10 cantidad de un 0, 05 a un 2 % en peso, referido a los monómeros a polimerizar.

14. Empleo de una dispersión de polímero acuosa según una de las reivindicaciones 1 a 8 en composiciones de adhesivo.

15. Empleo según la reivindicación 14 en composiciones de adhesivo para láminas de material sintético transparentes, en especial para etiquetas de material sintético transparentes.

Siguen dos hojas de dibujos.

Figura 1

Diámetro d en nm

Figura 2

Diámetro d en nm

Figura 3

Diámetro d en nm

Figura 4

Diámetro d en nm