Un proceso para la preparación de un surfactante que comprende:

la reacción de un anhídrido o ácido carboxílico α,β-insaturado, o un éster del mismo, con una resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo, con el fin de proporcionar un aducto; la reacción del aducto con óxido de alquileno o un poli(óxido de alquileno) carboxilo-reactivo para proporcionar el surfactante; y la modificación del surfactante mediante un proceso de fosforilación o sulfonación para proporcionar un surfactante hidrófilo funcionalizado

Tensioactivos basados en resinas hidrocarbonadas y resina de terpeno y dispersión acuosa de agentes de pegajosidad.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a surfactantes y, más específicamente, a surfactantes útiles para la preparación de dispersiones acuosas de resinas de pegajosidad (en inglés, tackifier resins), donde las resinas pueden combinarse con látex para proporcionar adhesivos en emulsión acuosa.

El desarrollo actual de adhesivos mejorados en emulsión acuosa (es decir, dispersos en agua) para sustituir a los adhesivos basados en disolventes se deriva principalmente de la normativa gubernamental en el ámbito de los disolventes, la cual ha surgido a raíz de los peligros que se percibe que estos representan para la salud y el medio ambiente. Como consecuencia, se han utilizado de forma generalizada los adhesivos en emulsión acuosa para adherir varios sustratos entre sí. Estos adhesivos a menudo comprenden un látex elastomérico de alto peso molecular (o una mezcla de diferentes látex, como por ejemplo látex acrílico y de caucho estireno-butadieno) y al menos una resina de pegajosidad dispersa en agua. Es posible preparar un adhesivo funcional disperso en agua sin una resina de pegajosidad. Sin embargo, normalmente se requiere la inclusión de esta última para producir de forma económica un adhesivo que presente una adhesión a varios sustratos y que permita la aplicación comercial del adhesivo.

Una parte significativa de los adhesivos comerciales en emulsión acuosa son los adhesivos sensibles a la presión (PSA, por sus siglas en inglés). Estos se utilizan, por ejemplo, para cintas adhesivas, para adherir etiquetas a sustratos celulósicos, poliolefínicos o polar-poliméricos de botellas y otros envases de empaquetado, y para adherir ornamentos de pared, armarios y objetos similares.

Aunque los PSA normalmente presentan un buen grado de adhesión a una variedad de sustratos, su rendimiento como adhesivo es limitado. Por ejemplo, la adhesión de PSA a sustratos es generalmente inferior que la de sus homólogos basados en disolventes. Esta deficiencia puede atribuirse, al menos en parte, al surfactante que se utiliza para dispersar la resina de pegajosidad o para preparar el látex o la mezcla de látex utilizada para la PSA. Los surfactantes plastifican intrínsecamente las mezclas de resina de pegajosidad-polímeros, lo que reduce la resistencia adhesiva al cizallamiento. Asimismo, los surfactantes a menudo impiden la adhesión al migrar a la interfaz del sustrato, afectando así a la capacidad del adhesivo para pegarse al mismo.

Los adhesivos PSA en emulsión acuosa también se caracterizan por una duración en almacenamiento limitada, por una capacidad limitada para humedecer sustratos adhesivos (es decir, los sustratos utilizados para fabricar cintas, etiquetas o productos similares adhesivos) y por una estabilidad mecánica que no resulta ideal para aplicaciones de alta velocidad y alto cizallamiento. En general, es deseable una duración en almacenamiento prolongada. Un humedecimiento excepcional de sustrato adhesivo y una estabilidad mecánica superior también resultan importantes para el revestimiento a alta velocidad de un sustrato adhesivo por medio de un adhesivo. Los revestidores de alta velocidad, como por ejemplo los revestidores de huecograbado, de huecograbado inverso y con boquilla de ranura ancha (slot-die coaters), se utilizan en la actualidad para producir pesos de revestimiento más bajos y permitir un mayor rendimiento.

De nuevo, el surfactante utilizado en la preparación de la dispersión de resina de pegajosidad supone un factor de limitación. El uso de surfactantes basados en nonilfenol ha producido dispersiones de resina de pegajosidad y, por consiguiente, PSA que presentan un humedecimiento de sustrato y una estabilidad mecánica que resulta compatible con los métodos de revestimiento de alta velocidad mencionados anteriormente. No obstante, la actividad regulatoria gubernamental se ha centrado cada vez más en los nonilfenoles y sus derivados con el fin de reducir o eliminar su presencia en el mercado, así como en las aguas residuales procedentes de plantas químicas.

Se han descrito métodos para la autoemulsificación de resinas. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses nº 4.670.504 y nº 5.268.399, así como las patentes británicas nº 2.273.294 y nº 2.288.179. En estos métodos, se somete una resina a un tratamiento, de forma que los grupos hidrófilos se añaden a una pequeña parte de la resina en masa. Es decir, se añade una pequeña cantidad de grupos hidrófilos a una resina, de forma que los grupos hidrófilos se introducen en una pequeña fracción de las moléculas de resina en masa. Las moléculas de resina que contienen estos grupos hidrófilos actúan a continuación como un surfactante cuando el agua, y opcionalmente algún co-disolvente, se añaden a la resina/mezcla de resina modificada.

US-A-2993880 se refiere a la preparación de surfactantes de colofonia-polietilenglicol para la dispersión de resinas de pegajosidad en medios acuosos.

EP-A-0088510 se refiere a resinas hidrocarbonadas modificadas con ácidos insaturados.

Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad en el estado de la técnica de surfactantes que sean útiles para la preparación de agentes de pegajosidad que, cuando se mezclan con látex, produzcan adhesivos en emulsión acuosa, en particular adhesivos PSA que posean una adhesión mejorada, una humectabilidad de sustrato adhesivo mejorada, una mayor robustez mecánica para operaciones de revestimiento de alta velocidad y una mayor duración en almacenamiento. La presente invención cumple estas necesidades y proporciona ventajas adicionales relacionadas, tal y como se describe en el presente.

Breve resumen de la invención

En resumen, la presente invención se refiere a los procesos para la preparación de un surfactante que sea útil para la dispersión de resinas (en particular resinas de pegajosidad) en el agua, donde la resina de pegajosidad dispersada se utiliza en la preparación de adhesivos en emulsión acuosa. La presente invención también se refiere a surfactantes preparados que se sirven de los procesos divulgados, así como a composiciones, por ejemplo, dispersiones acuosas y composiciones adhesivas, que comprenden un surfactante divulgado.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso para la preparación de un surfactante que comprende:

la reacción de un anhídrido o ácido carboxílico α,β-insaturado, o un éster del mismo, con una resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo con el fin de proporcionar un aducto;

la reacción del aducto con óxido de alquileno o un poli(óxido de alquileno) carboxilo-reactivo para proporcionar el surfactante; y

la modificación del surfactante mediante un proceso de fosforilación o sulfonación para proporcionar un surfactante hidrófilo funcionalizado.

La resina puede, por ejemplo, seleccionarse de entre el grupo compuesto por una resina de politerpeno, una resina de terpeno-fenol, una resina de terpeno-hidrocarburo, una resina hidrocarbonada o una resina hidrocarbonada aromática modificada de vinilo.

El poli(óxido de alquileno) puede ser, por ejemplo, un polietilenglicol.

Puede hacerse reaccionar el aducto, por ejemplo, con un poli(óxido de alquileno) con grupos terminales hidroxílicos para suministrar el surfactante.

El ácido α,β-insaturado puede ser, por ejemplo, ácido maleico, o su correspondiente anhídrido maleico ("AM").

El surfactante suministrado por el mismo se modifica por medio de un proceso de fosforilación o sulfatación para proporcionar un surfactante funcionalizado.

Realizaciones representativas adicionales de la presente invención se refieren a: surfactantes preparados mediante el uso de los procesos descritos anteriormente; composiciones que comprenden un surfactante divulgado y una resina de pegajosidad; dispersiones acuosas que comprenden un surfactante divulgado, una resina de pegajosidad y agua; composiciones adhesivas que comprenden un surfactante divulgado, una resina de pegajosidad, un látex polimérico y agua. Una realización relacionada se refiere a un adhesivo sensible a la...

1. Un proceso para la preparación de un surfactante que comprende:

la reacción de un anhídrido o ácido carboxílico α,β-insaturado, o un éster del mismo, con una resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo, con el fin de proporcionar un aducto;

la reacción del aducto con óxido de alquileno o un poli(óxido de alquileno) carboxilo-reactivo para proporcionar el surfactante; y

la modificación del surfactante mediante un proceso de fosforilación o sulfonación para proporcionar un surfactante hidrófilo funcionalizado.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que se selecciona la resina de entre el grupo integrado por una resina de politerpeno, una resina de terpeno-fenol, una resina de terpeno-hidrocarburo, una resina aromática de vinilo de terpeno, una resina hidrocarbonada y una resina hidrocarbonada aromática modificada de vinilo.

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que el ácido carboxílico α,β-insaturado es ácido maleico y el anhídrido carboxílico α,β-insaturado es anhídrido maleico.

4. El proceso de la reivindicación 1, en el que la resina es una resina de politerpeno con un punto de reblandecimiento que oscila entre 10ºC y 150ºC.

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que la resina comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, limoneno, dipenteno, β-felandreno, δ-3-careno y δ-2-careno.

6. El proceso de la reivindicación 5, en el que la resina también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por isobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido y vinilciclohexeno.

7. El proceso de la reivindicación 5, en el que la resina también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

8. El proceso de la reivindicación 1, en el que la resina es una resina de terpeno-fenol y comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, δ-3-careno y limoneno.

9. El proceso de la reivindicación 8, en el que la resina de terpeno-fenol también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por estireno, indeno, α-metilestireno, un estireno alquilaromático, divinilbenceno, un divinilbenceno con uno o varios grupos alquilo, isobutileno, diisobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido, vinilciclohexeno, piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

10. El proceso de la reivindicación 8, en el que el fenol se selecciona independientemente de entre el grupo integrado por fenol, un fenol monosustituido, un fenol disustituido, un fenol trisustituido y un compuesto de naftaleno con hidroxilo sustituido.

11. El proceso de la reivindicación 1, en el que la resina comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

12. El proceso de la reivindicación 1, en el que se reacciona el aducto con poli(etilenglicol) o una mezcla de más de un poli(etilenglicol).

13. El proceso de la reivindicación 1, en el que se reacciona el aducto con óxido de etileno.

14. El surfactante de la reivindicación 1.

15. Una composición que comprende el surfactante de la reivindicación 1 y una resina de pegajosidad.

16. Una dispersión acuosa que contiene agua y una composición que comprende un surfactante preparado por un proceso como el que se describe en cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 15.

17. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que se selecciona la resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo de entre el grupo compuesto por una resina de politerpeno, una resina de terpeno-fenol, una resina de terpeno-hidrocarburo, una resina aromática de terpeno-vinilo, una resina hidrocarbonada y una resina hidrocarbonada aromática modificada de vinilo.

18. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que el proceso también comprende la modificación del surfactante mediante una fosforilación o sulfonación para proporcionar un surfactante funcionalizado.

19. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que el ácido carboxílico α,β-insaturado es ácido maleico y el anhídrido carboxílico α,β-insaturado es anhídrido maleico.

20. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que la resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo es una resina de politerpeno con un punto de reblandecimiento que oscila entre aproximadamente 10ºC y aproximadamente 150ºC.

21. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, limoneno, dipenteno, β-felandreno, δ-3-careno y δ-2-careno.

22. La dispersión acuosa de la reivindicación 21, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por isobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido y vinilciclohexeno.

23. La dispersión acuosa de la reivindicación 21, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

24. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo es una resina de terpeno-fenol y comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, δ-3-careno y limoneno.

25. La dispersión acuosa de la reivindicación 24, en la que la resina de terpeno-fenol también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por estireno, indeno, α-metilestireno, un estireno alquilaromático, divinilbenceno, un divinilbenceno con uno o varios grupos alquilo, isobutileno, diisobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido, vinilciclohexeno, piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

26. La dispersión acuosa de la reivindicación 24, en la que el fenol es seleccionado independientemente de entre el grupo integrado por fenol, un fenol monosustituido, un fenol disustituido, un fenol trisustituido y un compuesto de naftaleno con hidroxilo sustituido.

27. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

28. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que se reacciona el aducto con poli(etilenglicol) o una mezcla de más de un poli(etilenglicol).

29. La dispersión acuosa de la reivindicación 16, en la que se reacciona el aducto con óxido de etileno.

30. Una composición adhesiva que comprende un surfactante, una resina de pegajosidad, un látex polimérico y agua, y en la que se prepara el surfactante mediante un proceso como el que se describe en cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 15.

31. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que la resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo se selecciona de entre el grupo integrado por una resina de politerpeno, una resina de terpeno-fenol, una resina de terpeno-hidrocarburo, una resina aromática de terpeno-vinilo, una resina hidrocarbonada y una resina hidrocarbonada aromática modificada de vinilo.

32. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que el proceso también comprende la modificación del surfactante mediante una fosforilación o una sulfonación para proporcionar un surfactante funcionalizado.

33. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que el ácido carboxílico α,β-insaturado es ácido maleico y el anhídrido carboxílico α,β-insaturado es anhídrido maleico.

34. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que la resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo es una resina de politerpeno con un punto de reblandecimiento que oscila entre 10ºC y 150ºC.

35. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, limoneno, dipenteno, β-felandreno, δ-3-careno y δ-2-careno.

36. La composición adhesiva de la reivindicación 35, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo comprende también uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por isobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido y vinilciclohexeno.

37. La composición adhesiva de la reivindicación 35, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

38. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo es una resina de terpeno-fenol y comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, δ-3-careno y limoneno.

39. La composición adhesiva de la reivindicación 38, en la que la resina de terpeno-fenol también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por estireno, indeno, α-metilestireno, un estireno alquilaromático, divinilbenceno, un divinilbenceno con uno o varios grupos alquilo, isobutileno, diisobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido, vinilciclohexeno, piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

40. La composición adhesiva de la reivindicación 38, en la que el fenol es seleccionado independientemente de entre el grupo integrado por fenol, un fenol monosustituido, un fenol disustituido, un fenol trisustituido y un compuesto de naftaleno con hidroxilo sustituido.

41. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

42. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que se reacciona el aducto con poli(etilenglicol) o una mezcla de más de un poli(etilenglicol).

43. La composición adhesiva de la reivindicación 30, en la que se reacciona el aducto con óxido de etileno.

44. Un revestimiento de adhesivo sensible a la presión, preparado mediante la aplicación de una capa de una composición adhesiva a una superficie de un sustrato y posteriormente el secado de la capa, en el que la composición adhesiva comprende un surfactante, una resina de pegajosidad, un látex polimérico y agua, y en el que se prepara el surfactante mediante un proceso como el descrito en cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 15.

45. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que se selecciona la resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo de entre el grupo integrado por una resina de politerpeno, una resina de terpeno-fenol, una resina de terpeno-hidrocarburo, una resina aromática de terpeno-vinilo, una resina hidrocarbonada y una resina hidrocarbonada aromática modificada de vinilo.

46. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que el proceso también comprende la modificación del surfactante mediante una fosforilación o sulfonación para proporcionar un surfactante funcionalizado.

47. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que el ácido carboxílico α,β-insaturado es ácido maleico y el anhídrido carboxílico α,β-insaturado es anhídrido maleico.

48. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que la resina que comprende residuos monoméricos de hidrocarburo es una resina de politerpeno con un punto de reblandecimiento que oscila entre 10ºC y 150ºC.

49. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, limoneno, dipenteno, felandreno, δ-3-careno y δ-2-careno.

50. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 49, en el que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por isobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido y vinilciclohexeno.

51. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 49, en el que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

52. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo es una resina de terpeno-fenol y comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por α-pineno, β-pineno, δ-3-careno y limoneno.

53. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 52, en el que la resina de terpeno-fenol también comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por estireno, indeno, α-metilestireno, un estireno alquilaromático, divinilbenceno, un divinilbenceno con uno o varios grupos alquilo, isobutileno, diisobutileno, un 1-alqueno, un 2-alqueno, un alqueno trisustituido, vinilciclohexeno, piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

54. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 52, en el que el fenol es seleccionado independientemente de entre el grupo integrado por fenol, un fenol monosustituido, un fenol disustituido, un fenol trisustituido y un compuesto de naftaleno con hidroxilo sustituido.

55. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que la resina que contiene residuos monoméricos de hidrocarburo comprende uno o más residuos monoméricos seleccionados independientemente de entre el grupo integrado por piperileno, isopreno, 2-metilo-2-buteno, 2-metilo-1-buteno, ciclopenteno, un penteno acíclico, ciclopentadieno y diciclopentadieno.

56. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que se reacciona el aducto con poli(etilenglicol) o una mezcla de más de un poli(etilenglicol).

57. El revestimiento de adhesivo sensible a la presión de la reivindicación 44, en el que se reacciona el aducto con óxido de etileno.