Composición adhesiva termofusible que está constituida esencialmente por:

A) entre aproximadamente el 60 y aproximadamente el 85 por ciento en peso (en base al peso final de la composición adhesiva termofusible) de un interpolímero homogéneo de etileno/a-olefina, estando el interpolímero homogéneo de etileno/a-olefina caracterizado porque presenta un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 7.000; y

B) entre aproximadamente el 15 y aproximadamente el 40 por ciento en peso (en base al peso final de la composición adhesiva termofusible) de uno o más adherentes, y en la que en la composición adhesiva:

C) el interpolímero homogéneo de etileno/a-olefina está caracterizado además porque presenta:

i) una densidad comprendida entre aproximadamente 0,880 y aproximadamente 0,930 g/cm3; y

ii) una viscosidad de Brookfield (medida a 149ºC) (300ºF) de aproximadamente 5 a aproximadamente 70 gramos/(cm.segundo) (de aproximadamente 500 a aproximadamente 7.000 cP); y

D) la composición adhesiva termofusible está caracterizada porque presenta:

i) una viscosidad de Brookfield (medida a 177ºC) (350ºF) de aproximadamente 4 a aproximadamente 20 gramos/(cm.segundo) (de aproximadamente 400 a aproximadamente 2.000 cP);

ii) una temperatura de fallo de adhesión por desprendimiento ("PAFT") superior o igual a 43ºC (110ºF); y

iii) una temperatura de fallo de adhesión por cizalla ("SAFT") superior o igual a 60ºC (140ºF)

Nuevo polímero multifuncional para su utilización en aplicaciones de adhesivos termofusibles.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una nueva composición adhesiva termofusible que está constituida esencialmente por un interpolímero seleccionado de entre etileno/alfa-olefina, y opcionalmente uno o más adherentes. A diferencia de los adhesivos termofusibles convencionales, que comprenden tres componentes diferentes, un polímero, una cera, y un adherente, el adhesivo termofusible de la presente invención emplea un interpolímero de etileno/a-olefina. Este interpolímero se selecciona cuidadosamente en cuando a su composición y propiedades, para que funcione, en una composición adhesiva, como polímero y como la cera. Por tanto, el adhesivo puede comprender un único componente para aplicación de baja adhesión, o un adhesivo de dos componentes simples para aplicaciones que requieren la adición de un adherente.

Antecedentes de la invención

Los adhesivos termofusibles ("HMA" del inglés "Hot Melt Adhesives") son ubicuos en muchas áreas de comercio incluyendo el envasado para el consumidor e industrial en el que se requiere una unión entre un sustrato y un segundo artículo. Se usan rutinariamente en la fabricación de cartones corrugados, cajas y similares. También se usan en diversas áreas, tales como encuadernación; sellado de los extremos de bolsas de papel; fabricación de muebles; fabricación de tableros prensados, tableros de revestimiento, otros diversos artículos de papel, y para adherir otros artículos, tales como vidrio, metales y diversos plásticos, incluyendo unir etiquetas de papel a recipientes de plástico. Usos adicionales de adhesivos termofusibles también incluyen cinta de sellado de las costuras de moquetas, laminación, ensamblaje de productos, construcción de no tejidos, y compuestos de relleno y encapsulación.

A causa de estas diversas aplicaciones, pueden ser necesarios adhesivos termofusibles para mantener una fuerte unión sobre un amplio intervalo de condiciones de temperatura. Por ejemplo, en la fabricación de cartones corrugados usados para el transporte de alimentos refrigerados o congelados, o alimentos envasados en hielo, generalmente se seleccionan adhesivos termofusibles a causa de su capacidad de mantener una fuerte unión en condiciones de baja temperatura. Sin embargo, en otras aplicaciones, el adhesivo termofusible puede tener que mantener una fuerte unión al sustrato en excesos de tensión y golpes en manipulación, y elevada humedad.

A diferencia de otros adhesivos, que a menudo se aplican en forma de una solución en un disolvente, los HMA generalmente son sólidos y, en aplicaciones comerciales, típicamente se aplican a sustratos en su estado fundido a temperaturas de aproximadamente 177 grados C (350 grados F). Según se enfría y solidifica el adhesivo fundido, se forma una unión entre el sustrato y el segundo artículo. Pueden usarse diversas técnicas para aplicar adhesivos termofusibles a un sustrato incluyendo aplicadores de recubrimiento de rodillo, aplicadores de recubrimiento de cuchilla y dispositivos de pulverización.

Otros dos factores importantes en el funcionamiento de los adhesivos termofusibles son los denominados "tiempo de endurecimiento" y "tiempo disponible" del adhesivo. El "tiempo disponible" de un adhesivo termofusible es el tiempo que tarda en solidificar hasta un punto en el que ya no pueden unirse con el artículo pretendido. El "tiempo de endurecimiento" de un adhesivo termofusible es el tiempo necesario para que el adhesivo se enfríe hasta el punto en que el tiene suficiente fuerza para formar una unión. La velocidad de endurecimiento es un parámetro importante para aplicaciones tales como líneas de envasado de alta velocidad, en las que las uniones tienen que suceder rápidamente para evitar cajas mal selladas o no selladas.

La mayoría de los adhesivos termofusibles son mezclas de tres componentes: una cera, un agente adherente y una resina polimérica. Aunque cada componente está generalmente presente en proporciones casi iguales en una formulación HMA, su proporción relativa a menudo se "ajusta finamente" para una necesidad de aplicación particu- lar.

El componente polimérico proporciona la fuerza a la unión adhesiva. El adherente proporciona adhesión al adhesivo mejorando el humedecimiento, que sirve para fijar los artículos a unir mientras se endurece el adhesivo, y reduce la viscosidad del sistema haciendo que el adhesivo sea más fácil de aplicar al sustrato. La cera acorta el tiempo disponible y también reduce la viscosidad del sistema. En general, se minimiza el porcentaje de cera y se añade en cantidades suficientes para conseguir la viscosidad y velocidades de endurecimiento deseadas.

Varias formulaciones de adhesivo termofusible utilizan un polímero de acetato de vinilo ("VA") como componente polimérico y las formulaciones se varían de acuerdo con el contenido de acetato de vinilo del polímero. Se prefieren polímeros de bajo contenido de acetato de vinilo debido a su menor coste, y como son relativamente no polares, pueden formularse con otros adherentes y ceras relativamente no polares para producir formulaciones compatibles. Cuando se usan resinas poliméricas de mayor contenido de acetato de vinilo (con más del 18% de contenido de acetato de vinilo) en formulaciones de adhesivo termofusible se produce una unión más fuerte a los sustratos polares tales como papel, creando de este modo un adhesivo más fuerte. Sin embargo, el uso de polímeros de mayor contenido de acetato de vinilo requiere hacer formulaciones con ceras y adherentes más polares para mantener la compatibilidad de formulación. Las ceras más polares, tales como ceras Fischer-Tropsch ("FT") generalmente son más caras que la cera de parafina y la selección y suministro de estas ceras más polar son limitados. Son difíciles de obtener domésticamente y por tanto están sometidas potencialmente a interrupciones de suministro causadas por acontecimientos mundiales.

Además de requisitos de unión, los HMA requieren funcionamiento en otras áreas tales como estabilidad térmica y oxidativa. Los adhesivos termofusibles se aplican en un estado fundido; por consiguiente muchas aplicaciones implican exposición prolongada a altas temperaturas. Una buena estabilidad térmica y oxidativa significa que el HMA no se oscurecerá ni producirá un carbonizado o costra o gel, ni mostrará un cambio sustancial en la viscosidad en el tiempo. Dicha carbonización, formación de costras, formación de gel y/o cambios en la viscosidad aumenta la propensión de la formulación a causar líneas perforadas y orificios mientras está en uso, como en aplicaciones industriales. La introducción de cualquier cera en una formulación de HMA, y especialmente las ceras más polares, tiende a disminuir la estabilidad térmica y oxidativa de la formulación.

Los adhesivos termofusibles compuestos de polímeros de etileno diferentes de los que incorporan acetato de vinilo también se han descrito en la técnica anterior. Por ejemplo, la patente US nº 5.021.257, expedida el 4 de junio de 1991, de Foster et al., describe una composición adhesiva termofusible que presenta una viscosidad de aproximadamente 30 a aproximadamente 250 gramos/(cm.segundo) (de aproximadamente 3.000 a aproximadamente 25.000 centipoise) a 135ºC, y un punto de reblandecimiento de Ring y Ball de aproximadamente 90ºC a aproximadamente 125ºC, comprendiendo dicha composición adhesiva una mezcla de por lo menos un copolímero sustancialmente amorfo de propileno/hexeno, por lo menos un adherente, y por lo menos un cera de hidrocarburo de baja viscosidad, sustancialmente cristalina.

La patente US nº 5.530.054, expedida el 25 de junio de 1996 de Tse et al., reivindica una composición adhesiva termofusible que consta esencialmente de: (a) el 30 por ciento al 70 por ciento en peso de un copolímero de etileno y aproximadamente el 6 por ciento a aproximadamente el 30 por ciento en peso de una a-olefina C₃ a C₂₀ producida en presencia de una composición catalizara que comprende un metaloceno y un alumoxano y que tiene un M_w de aproximadamente 20.000 a aproximadamente 100.000; y (b) un adherente de hidrocarburo que se selecciona entre una lista enumerada.

La patente US nº 5.548.014, expedida el 20 de agosto de 1996 de Tse et al., reivindica una composición adhesiva termofusible que comprende una mezcla de copolímeros de etileno/alfa-olefina en la que el primer copolímero tiene un Mw de aproximadamente 20.000 a aproximadamente 39.000 y el segundo polímero tiene un M_w de aproximadamente...

1. Composición adhesiva termofusible que está constituida esencialmente por:

2. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 1, en la que:

3. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 1, en la que:

4. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 1 en la que:

5. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 4, en la que:

6. Composición adhesiva termofusible según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, ó 5 en la que:

7. Composición adhesiva termofusible según las reivindicaciones 3 ó 4 en la que:

8. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 6 ó 7, que comprende asimismo uno o más compuestos seleccionados de entre el grupo constituido por estabilizadores, plastificantes, cargas, antioxidantes, conservantes, productos sinérgicos, colorantes, y pigmentos.

9. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 7, en la que la a-olefina se selecciona de entre el grupo constituido por 1-octeno y propileno.

10. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 7 ó 9, en la que el copolímero tiene una distribución de peso molecular (Mw/Mn) que está comprendida entre aproximadamente 2,1 y aproximadamente 16.

11. Composición adhesiva termofusible según la reivindicación 7, 9 ó 10, en la que el adherente está presente en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 15 y aproximadamente el 35 por ciento en peso (en base al peso final de la composición adhesiva termofusible).

12. Artículo celulósico formado utilizando una composición adhesiva termofusible, estando constituida la composición adhesiva esencialmente por:

13. Artículo celulósico según la reivindicación 12, en el que en la composición adhesiva termofusible;

14. Artículo celulósico según la reivindicación 12, en el que en la composición adhesiva termofusible:

15. Artículo celulósico según la reivindicación 14, en el que en la composición adhesiva termofusible:

16. Artículo celulósico según las reivindicaciones 14 ó 15, en el que en la composición adhesiva termofusible:

17. Artículo celulósico según la reivindicación 16, en el que en la composición adhesiva termofusible:

18. Artículo celulósico según la reivindicación 17, en el que el artículo celulósico se selecciona de entre el grupo constituido por cartón corrugado, papel kraft, tableros de revestimiento, y papel.

19. Procedimiento para producir una composición polimérica, comprendiendo el procedimiento las etapas de mezclar:

20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que: