PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE MASAS ADHESIVAS DE ALTA ANISOTROPIA.

Procedimiento para la obtención de masas autoadhesivas de alta anisotropía,

el cual comprende como elementos de proceso, una alimentación de una masa adhesiva, un mecanismo de aplicación y un elemento de deposición, en donde entre la salida del mecanismo de aplicación y el punto de deposición sobre el elemento de soporte, se forma una banda fundida libre, de masa autoadhesiva, la cual experimenta un proceso de estiramiento,

caracterizado porque,

el estiramiento de la masa autoadhesiva en la banda fundida libre se regula mediante una relación activa G, la cual se caracteriza como la relación entre el tiempo activo ?t del proceso de estiramiento y el grado de estiramiento R, y el cual se ajusta a un valor de por lo menos 0,006 segundos2 ó a un valor de máximo 0,004 segundos2, en donde el tiempo activo ?t viene definido por la fórmula 2Lr/[vbanda(1+r)], en la cual L significa la longitud de la banda fundida, r la relación de estiramiento, y vbanda la velocidad de la banda fundida, y el grado de estiramiento R se define como la derivada respecto al tiempo de la relación de estiramiento r

Procedimiento para la fabricación de masas adhesivas de alta anisotropía.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de masas autoadhesivas de alta anisotropía, la cual comprende una provisión de la masa, un mecanismo apropiado de aplicación y elementos apropiados de deposición, en donde durante el proceso se forma una banda fundida libre de masa autoadhesiva, la cual experimenta un proceso de estiramiento. Según la invención, el proceso de estiramiento de la banda fundida libre, se regula mediante la relación activa G, la cual se caracteriza por ser la relación entre el tiempo de actuación del proceso de estiramiento ?t y el grado de estiramiento R. Además la invención se refiere al empleo de las masas autoadhesivas anisótropas preparadas según la invención, en productos adhesivos por contacto.

Gracias a su permanente pegajosidad, los productos autoadhesivos encuentran múltiples campos de empleo, como por ejemplo en la industria transformadora y en la economía doméstica privada. Según la aplicación existen diferentes exigencias en la combinación de propiedades adhesivas y cohesivas de la masa autoadhesiva. Típicamente se puede controlar el perfil de propiedades exigidas a una masa autoadhesiva y con ello la utilidad para una o varias aplicaciones, mediante la selección de las primeras materias y de su formulación. Componentes principales en una receta para una masa autoadhesiva, son los polímeros con la suficiente baja temperatura de reblandecimiento y la suficientemente alta masa molar, las cuales permiten que la masa autoadhesiva tenga un carácter viscoelástico apropiado. Como ejemplos pueden mencionarse a este respecto, los cauchos y los poliacrilatos. Además, se pueden variar las propiedades de la masas autoadhesivas mediante el ajuste del estado de reticulación. Con ello se obtienen múltiples posibilidades, que permiten preparar masas autoadhesivas para dichas diferentes exigencias. Se ofrecen una gran cantidad de diferentes productos autoadhesivos, los cuales en parte se emplean como universales para numerosas diferentes aplicaciones, y en parte para especiales aplicaciones cortadas a la medida.

Junto a la influencia de las primeras materias tiene también una gran influencia la transformación de la masa autoadhesiva, sobre las propiedades finales del producto autoadhesivo. El fundamento de ello consiste en que la estructura de las primeras materias en la película de masa autoadhesiva recubierta pueda ser diferente de un proceso a otro proceso o según la conducción del proceso. Esto resulta a partir de los perfiles de la corriente característicos de un proceso de transformación dado, los cuales pueden conducir a la deformación y orientación de los correspondientes componentes de la formulación influenciables a este respecto, como son por ejemplo en particular, las cadenas de polímeros mediante el cizallamiento y/o estiramiento [M. Pahl, W. Gleissle, H.-M. Laun, Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere ("Reología práctica de los plásticos y elastómeros"), 4^a edición, 1995, ediciones VDI, Düsseldorf, pág. 337 y siguientes]. Un resultado de dicha deformación es la formación de cadenas poliméricas orientadas [I.M. Ward en Structure and Properties of Oriented Polymers ("Estructura y propiedades de los polímeros orientados"), I.M. Ward (Hrsg.), 2^a edición, 1997, Chapman & Hall, Londres]. El estado orientado está ligado a una anisotropía estructural. Por anisotropía se entiende aquella particularidad que hace que el valor de una propiedad física de un medio varíe según la dirección que se considere y presente diferentes valores, al contrario de la isotropía, que en todas las direcciones del espacio, es igual. Son de particular interés, las magnitudes ópticas, eléctricas, magnéticas o mecánicas pero también las magnitudes técnicas de adhesividad del material.

Dentro de cualquier proceso de transformación el sistema autoadhesivo a transformar es sometido típicamente a una corriente fluida. Según la producción y la geometría del espacio ocupado por el sistema de masa autoadhesiva o del espacio puesto a disposición del sistema de masa autoadhesiva, se obtienen perfiles de corriente, los cuales son el fundamento, en diferente medida, de las corrientes de cizallamiento y/o corrientes de estiramiento. El carácter de corriente de cizallamiento domina siempre en el caso ideal de que no se cambien las limitaciones externas de la corriente de la masa autoadhesiva, a saber, por ejemplo, que no se cambien las paredes de los canales durante el transporte de la masa en una determinada longitud del recorrido. Una corriente tubular puede ser un ejemplo para este caso ideal. Por el contrario, una corriente expansiva se presenta siempre que los límites de la corriente convergen o divergen. Este es por ejemplo el caso de todos los tipos de rejuvenecimiento de una corriente. Raras veces una corriente pura de cizallamiento y una corriente pura de estiramiento predominan en los procesos reales. Antes bien, para una gran parte de segmentos de un proceso real de recubrimiento de una masa autoadhesiva, se parte de una superposición de una corriente de cizallamiento y una corriente de estiramiento.

La obtención de productos autoadhesivos comprende siempre un paso de recubrimiento, en el cual la masa autoadhesiva fluida, por ejemplo en forma de masa fundida o en solución o dispersión, es transformada en una forma plana. Dentro de este paso de transformación aparecen en una forma particularmente marcada, factores influyentes de cizallamiento y/o de estiramiento, sobre el fluido que se procesa. En el procedimiento clásico, las soluciones de la masa autoadhesiva se aplican por ejemplo mediante procedimientos con cilindros o con rasquetas sobre un material de soporte alimentado continuamente. El disolvente sirve a este respecto como auxiliar del proceso el cual ajusta las propiedades de fluidez, a saber la viscosidad pero también la elasticidad del material a transformar, de manera que en el recubrimiento resulta una capa de masa autoadhesiva de alta calidad superficial. Debido a los costes y a una creciente conciencia mundial, existe una tendencia a disminuir o eliminar completamente la cantidad de disolvente empleada en el proceso de transformación. Por este motivo fueron desarrollados en el pasado procedimientos de recubrimiento, en parte de los cuales se podía prescindir completamente del disolvente. Entre dichas tecnologías se cuentan por ejemplo los procedimientos de hotmelt y de extrusión, en los cuales las masas autoadhesivas se transforman a partir de las masas fundidas. Los componentes poliméricos de alto peso molecular en las formulaciones de masas autoadhesivas para ser transformadas, ponen particularmente altas exigencias a este respecto en los procedimientos, debido a su propiedad de presentar una alta viscosidad de fusión. Ejemplos de procedimientos de recubrimiento que se han descrito para recubrimientos libres de disolvente, están publicados en las patentes US 3.783.072 por Johnson & Johnson, en DE 199 05 935 por Beiersdorf así como en US 6.455.152, y en EP 622 127 por 3M.

En muchas aplicaciones de gran importancia, se emplean masas autoadhesivas a base de poliacrilato. Los poliacrilatos ofrecen al contrario de muchos otros elastómeros, la ventaja de que mediante la polimerización por radicales y el empleo de distintos comonómeros, puede ajustarse de manera flexible un perfil de propiedades exigido. Además, se caracterizan por una buena estabilidad frente a diferentes influencias externas. También para las masas autoadhesivas a base de poliacrilato se ha registrado en los últimos años una tendencia a los procedimientos de recubrimiento libres de disolvente y a los sistemas de masas autoadhesivas que pueden recubrirse exentas de disolvente. Ejemplos de ello están descritos en las patentes US 5.391.406 por National Starch, en EP 377 199 por BASF, en WO 93/09152 por Avery Dennison, en DE 39 42 232 y DE 195 24 250 por Beiersdorf así como en DE 101 57 154 por tesa AG.

En principio, todas las formulaciones que contienen polímeros de cadena larga, presentan el potencial de formar estructuras anisótropas. Dichas estructuras pueden crearse por deformación, lo cual conduce a una orientación de los tramos de cadena y una orientación molecular. Ejemplos importantes en los cuales se aprovechan las especiales propiedades de los polímeros orientados, son las fibras artificiales orientadas uniaxialmente, así como las láminas de plástico orientadas tanto mono como biaxialmente. El sentido de un tramo adecuado de los citados materiales reside en dichas fibras y láminas principalmente en la optimización de las propiedades de tracción/estiramiento, como...

1. Procedimiento para la obtención de masas autoadhesivas de alta anisotropía, el cual comprende como elementos de proceso, una alimentación de una masa adhesiva, un mecanismo de aplicación y un elemento de deposición, en donde entre la salida del mecanismo de aplicación y el punto de deposición sobre el elemento de soporte, se forma una banda fundida libre, de masa autoadhesiva, la cual experimenta un proceso de estiramiento,

caracterizado porque,

el estiramiento de la masa autoadhesiva en la banda fundida libre se regula mediante una relación activa G, la cual se caracteriza como la relación entre el tiempo activo ?t del proceso de estiramiento y el grado de estiramiento R, y el cual se ajusta a un valor de por lo menos 0,006 segundos² ó a un valor de máximo 0,004 segundos², en donde el tiempo activo ?t viene definido por la fórmula 2Lr/[v_banda(1+r)], en la cual L significa la longitud de la banda fundida, r la relación de estiramiento, y v_banda la velocidad de la banda fundida, y el grado de estiramiento R se define como la derivada respecto al tiempo de la relación de estiramiento r.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, la relación activa G se ajusta a un valor de por lo menos 0,006 segundos², de preferencia a un valor de por lo menos 0,008 segundos².

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, para la masa autoadhesiva de la banda fundida, la relación G se cumple de tal forma, que la longitud de la banda fundida es alta y por lo menos es de 40 mm, de preferencia por lo menos 75 mm y con la mayor preferencia por lo menos 100 mm.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, la relación activa G se ajusta a un valor como máximo de 0,004 segundos², de preferencia a un valor de como máximo de 0,002 segundos².

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 4, caracterizado porque, para la masa autoadhesiva de la banda fundida, la relación G tiene lugar de manera que la longitud de la banda fundida es pequeña y como máximo tiene 40 mm, de preferencia 25 mm, y con la mayor preferencia como máximo, 15 mm.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, el tiempo activo ?t tiene un valor de por lo menos 0,01 segundos, de preferencia por lo menos 0,1 segundos, con particular preferencia por lo menos 0,25 segundos.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, la masa autoadhesiva de la banda fundida tiene un grado de estiramiento R de por lo menos 1 segundo^-1, de preferencia por lo menos 10 segundos^-1, con particular preferencia por lo menos 25 segundos^-1.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque, la relación de estiramiento r de la masa autoadhesiva en la banda fundida, la cual está definida mediante D/d = v_banda/v_o, en donde D significa la altura de la rendija de salida del mecanismo de aplicación, y d es el grueso de capa de la película de la masa autoadhesiva depositada sobre el elemento de soporte, así como v_o es la velocidad en la rendija de salida, por lo menos de 2:1, de preferencia por lo menos 4:1, con particular preferencia por lo menos 6:1.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, la altura de la rendija de salida D es por lo menos de 150 µm, con particular preferencia por lo menos 300 µm, y muy preferentemente por lo menos 600 µm.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, el grueso de capa d de la masa autoadhesiva está de preferencia entre 1 µm y 2000 µm, con particular preferencia entre 5 µm y 1000 µm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque, la temperatura de recubrimiento está entre por lo menos 25ºC y como máximo 250ºC, de preferencia entre por lo menos 50ºC y como máximo 200ºC.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque, la película de la masa autoadhesiva, después de que ya ha abandonado el mecanismo de aplicación, se enfría, de preferencia mediante el paso de un medio de enfriamiento de cualquier clase y/o un dispositivo de enfriamiento de cualquier clase.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque, para el enfriamiento se emplean unos cilindros refrigerados, que funcionan a una temperatura de como máximo 60ºC, de preferencia como máximo 30ºC.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque, como dispositivo de alimentación de la masa se emplean sistemas tales que, individualmente o en combinación, ablandan suficientemente, según sea necesario, los autoadhesivos fundidos, de preferencia exentos de disolvente, o por lo menos los equilibran térmicamente y los transportan, de preferencia sistemas de fusión a tambor, dispositivos de prefusión y/o extrusionadoras, eventualmente acopladas a bombas de masa fundida.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14,caracterizado porque, como mecanismo de aplicación se emplea una unidad de recubrimiento, que como proceso sin contacto forma una banda fundida, constituida de preferencia por toberas de rendija, como por ejemplo toberas de extrusión o toberas de recubrimiento de cortina, como por ejemplo, las toberas de colada.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque, como medio de deposición se emplean de preferencia rodillos o cuerpos cilíndricos, apropiados para conducir una banda de material, en donde el punto de contacto puede encontrarse o bien sobre un punto cualquiera de la superficie de un cuerpo cilíndrico individual o en la ranura entre dos cilindros y en donde la película de masa autoadhesiva libre o bien se deposita directamente sobre un material de soporte o se deposita en primer lugar sobre una superficie antiadherente apropiada y solamente es transferida en el curso de procesos posteriores sobre un material de soporte.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque, después de que la película de la masa autoadhesiva se ha depositado sobre el medio de deposición, ésta se seca de preferencia en un túnel de secado.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque, el paso de recubrimiento va seguido de un paso de reticulación de la masa autoadhesiva anisótropa, en donde el proceso de reticulación es de preferencia como máximo de 25 segundos, después de la deposición de la película de la masa autoadhesiva sobre el medio de deposición, con más preferencia como máximo 10 segundos después de la deposición de la película de la masa autoadhesiva sobre el punto de contacto, de preferencia mediante irradiación UV, rayos de electrones y/o energía térmica.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque, durante el paso de recubrimiento tiene lugar una reticulación de la masa autoadhesiva anisótropa, de preferencia mediante irradiación UV, rayos de electrones y/o energía térmica.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque, las masas autoadhesivas, en las condiciones del proceso, a la salida del mecanismo de aplicación constituyen fluidos no newtonianos con carácter de estructura viscosa.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque, la masa autoadhesiva

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque, la masa autoadhesiva se basa sobre copolímeros de acrilato, cauchos naturales, cauchos sintéticos o copolímeros etileno-acetato de vinilo, o mezclas de los mismos.

23. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque, la masa autoadhesiva contiene otros componentes como por ejemplo, resinas, plastificantes, aditivos de actividad reológica, catalizadores, iniciadores, estabilizadores, compatibilizadores, reactivos de copulación, reticulantes, antioxidantes, otros agentes de protección contra el envejecimiento, agentes protectores de la luz, agentes ignífugos, pigmentos, colorantes, cargas y/o agentes de esponjamiento así como opcionalmente disolventes.

24. Procedimiento para el ajuste de una anisotropía definida en las masas autoadhesivas durante su obtención, el cual procedimiento comprende como elementos del proceso, una alimentación de la masa, un dispositivo de aplicación y un elemento de deposición, en donde entre la salida del mecanismo de aplicación y el punto de contacto sobre el elemento de deposición se forma una banda fundida libre de la masa autoadhesiva, la cual experimenta un proceso de estiramiento, caracterizado porque, el estiramiento de la masa autoadhesiva en la banda fundida libre está regulada mediante una relación activa G, la cual se caracteriza por la relación entre el tiempo activo ?t del proceso de estiramiento y el grado de estiramiento R, en donde el tiempo activo ?t está definido por la fórmula 2Lr/[v_banda(1+r)], en la cual L significa la longitud de la banda fundida, r la relación de estiramiento, y v_banda la velocidad de la banda fundida, y el grado de estiramiento R se define como la derivada respecto al tiempo de la relación de estiramiento r.

25. Procedimiento según la reivindicación 24, caracterizado porque, para asegurar anisotropías elevadas, se utiliza la longitud de la banda fundida libre como variable de regulación.

26. Procedimiento según la reivindicación 24 ó 25, caracterizado porque, para asegurar anisotropías elevadas se emplea una relación de estiramiento alta de la banda fundida libre como variable de regulación.