FORMULACION ADHESIVA EN CALIENTE PARA EL PEGADO DE MATERIALES PLASTICOS.

Se describe una formulación adhesiva en caliente destinada a la vinculación y pegado de materiales plásticos carentes de porosidad y polaridad superficial,

tales como el polipropileno y similares, sin necesidad de un tratamiento previo de la superficie de pegado. La formulación consiste esencialmente en una combinación a base de poliolefinas amorfas; otros polímeros para conferir a la formulación propiedades de viscosidad, flexibilidad, cohesión y resistencia a la tracción; resinas tackificantes que proporcionan pegajosidad; ceras que permiten regular la velocidad de solidificación del adhesivo, y otros aditivos tales como plastificantes y antioxidantes, junto con un aditivo promotor de adhesión del tipo del ácido malónico.

Formulación adhesiva en caliente para el pegado de materiales plásticos.

Objeto de la invención La presente invención se refiere a una formulación adhesiva en caliente para el pegado materiales plásticos, que presenta una excelente combinación de propiedades adhesivas mecánicas. La formulación adhesiva de la invención proporciona una solución eficaz para la realización de uniones entre sustratos plásticos tales como polietileno, polipropileno y otros, para los cuales hasta ahora era necesaria la realización de costosos tratamientos superficiales previos al proceso de pegado. Adicionalmente, la formulación adhesiva de la invención muestra unas características tales que admite ser aplicada en industrias tan diversas como las de envasado y embalaje, etiquetado, textil, automoción y otros ensamblajes industriales. Otro objeto de la invención consiste en proporcionar una formulación adhesiva que presente unas excelentes propiedades adhesivas tanto a altas temperaturas como a bajas temperaturas. Dicha formulación consiste esencialmente en una combinación de componentes tales como poliolefinas, otros polímeros, resinas tackificantes y ceras, junto con otros adhesivos, combinados en proporciones comprendidas dentro de gamas especificas que permiten obtener una formulación con las propiedades anteriores.

Antecedentes de la invención Los adhesivos hot melt se utilizan principalmente en sectores industriales tan variados como los del envase y embalaje, textil, fabricación de etiquetas y cintas adhesivas, productos desechables (como por ejemplo los pañales) , productos sanitarios, encuadernación de libros, procesos industriales de montaje de productos como muebles de madera, etc.

Los adhesivos hot melt tienen gran aplicación y aportan un gran rendimiento para el pegado sobre sustratos porosos y con polaridad superficial como en el caso de los distintos papeles de los envases de cartón. Sin embargo, para el pegado de sustratos sin porosidad y sin polaridad, un adhesivo hot melt no es por si solo capaz de realizar la unión, y es necesario aplicar tratamientos superficiales previos.

Los materiales plásticos tales como el polipropileno, constituyen sustratos más complicados de unir debido a la ausencia de porosidad en su superficie, lo cual impide que el adhesivo penetre y desarrolle puntos de anclaje físico sobre el sustrato y, sobre todo, debido a la ausencia de polaridad que presenta. La polaridad en un enlace químico significa que los electrones compartidos de un enlace químico son atraídos por uno de los dos átomos con más fuerza, de modo que sobre éste establece una carga parcialmente negativa y sobre el otro una carga parcialmente positiva, con lo cual entre ambas entidades se genera un dipolo el cual está especialmente predispuesto a realizar el enlace con otras especies químicas por atracción electrostática entre los electrones de enlace.

El polipropileno es un material que está formado por largas cadenas de átomos de carbono saturadas de modo que no posee grupos polares como halógenos, carbonilos, grupos amino, ni instauraciones, lo cual impide el establecimiento de fuerzas de enlace covalente o parcialmente iónico entre el adherente y el sustrato al no haber distribuciones de carga (dipolos) . A lo sumo, podrán establecerse fuerzas de enlace de tipo Van der Waals que son débiles.

Por estas razones, para poder realizar enlaces resistentes y duraderos entre dos sustratos de polipropileno, es necesario realizar un tratamiento superficial previo al proceso de pegado consistente en degradar o erosionar la superficie para crear irregularidades sobre ésta que propicien la aparición de puntos de anclaje físico, o bien en generar la aparición de grupos funcionales y distribuciones de carga para crear la aparición de los puntos de anclaje químico.

En el caso del polipropileno, los tratamientos superficiales habitualmente utilizados son la exposición de este a:

- Descarga corona

- Tratamientos UV (exposición a radiación ultravioleta mediante lámparas)

- Tratamiento con ultrasonidos

- Tratamiento con llama

Los tratamientos superficiales presentan evidentes inconvenientes tales como los bajos rendimientos productivos, los elevados costes especialmente en el caso de las descargas corona, la exposición a radiación UV, y los riesgos para la seguridad e higiene inherente al tratamiento con llama.

Las formulaciones adhesivas que existen actualmente en el mercado para el pegado de sustratos a base de polipropileno y polietileno, realizan uniones adhesivas débiles que con el tiempo y el proceso de ordenamiento cristalino pierden su adhesión; es decir, cuando las moléculas que conforman la capa de adhesivo se reordenan como fruto de la cristalización debida al enfriamiento, la interfase adhesivo/sustrato se vuelve muy débil y las fuerzas de unión son tan débiles que se produce un efecto de falso pegado. Por estas razones se comprenderá que existe en el estado actual de la técnica una necesidad que la invención pretende resolver mediante la provisión de un adhesivo capaz de realizar unio

nes resistentes y duraderas entre sustratos de polipropileno sin necesidad de tratamiento previo, lo que supone un gran avance en la tecnología de los materiales plásticos y posibilita el desarrollo de otras aplicaciones industriales en las que la dificultad para realizar uniones entre materiales plásticos apolares constituye un freno en el desarrollo del sector. La formulación adhesiva que ha desarrollado la presente invención pretende se extensible a otros sectores como, por ejemplo, la industria de la automoción en la que la tendencia actual es la sustitución del metal por otros componentes plásticos, como el polipropileno, debido a que son mucho más ligeros y pueden ser moldeados con formas complejas.

A tal efecto, la formulación adhesiva objeto de esta invención desarrolla unas fuerzas de enlace de modo que la unión entre los sustratos permanece duradera. La formulación adhesiva de esta invención posee baja viscosidad y tiempo abierto corto, lo que hace que sea aplicable en las lineas de producción de envases y proporcione uniones resistentes y duraderas sin necesidad de tratamientos previos sobre los sustratos de polipropileno a unir. Otro de los objetivos de esta invención consiste en que dicha formulación tenga el menor coste posible para facilitar su comercialización. Asimismo, otra de las finalidades de la invención es conseguir que las uniones adhesivas tengan la mayor resistencia térmica y buena flexibilidad a temperaturas bajas, de modo que las uniones no resulten quebradizas a bajas temperaturas.

En el documento ES-2084346 se hace referencia a adhesivos de fusión en caliente que comprenden especialmente copolímeros de etileno/α-olefina en los que la α-olefina puede tener de 3 a 20 átomos de carbono, tal como los copolímeros de etileno/buteno-1, etileno/hexano-1/etileno/octeno-1, y etileno/octeto-1, y etileno/propileno. Estos copolímeros de etileno con intervalos prescritos de niveles de comonómero pueden prepararse mediante polimerización de las olefinas adecuadas en presencia de sistemas catalíticos que contienen metaloceno soportados o sin soportar.

En el documento ES-2179232 se hace referencia a una formulación adhesiva basada en SIS que solamente pueda aplicarse al etiquetado.

En el documento ES-2096346 se hace referencia a adhesivos que comprenden dos o más copolímeros de etilenoα-olefina de 3-20 átomos de carbono, tales como copolímeros de etileno/buteno-1, etileno/hexeno-1, etileno/octeno1 y etileno/4-metilpenteno-1. Estos copolímeros de etileno con niveles prescritos de gama de comonómeros pueden prepararse mediante polimerización de las olefinas adecuadas en presencia de compuestos de ciclopentadienil-metal de transición, soportados o sin soportar, y sistemas catalíticos de reactivo órgano-aluminio o anión no coordinante.

En el documento 742254 se hace referencia a la preparación de una cierta clase de polímeros de poli (éster-amidas) que son particularmente adecuados como composiciones adhesivas termofusibles particularmente ventajosas para unir plásticos, tales como polímeros de poliéster o policarbonato.

En el documento 5747573, relativo a la formación de contenedores de plástico, se utilizan formulaciones con polialfaolefinas amorías y con plastificante sólido como benzoatos para mejorar su resistencia térmica.

En el documento 5512625 se hace referencia al uso de mezclas de polialfaolefinas amorías y cristalinas para mejorar su resistencia térmica.... [Seguir leyendo]

1. Formulación adhesiva en caliente para el pegado de materiales plásticos, en particular el pegado de materiales que carecen en su superficie de porosidad y polaridad tales como polipropileno y similares, sin necesidad de aplicación de ningún tipo de tratamiento previo y cuya unión adhesiva presenta características de resistencia térmica incrementada y flexibilidad mejorada a bajas temperaturas frente a las formulaciones habituales actualmente existentes, caracterizada porque dicha formulación comprende una combinación integrada por los siguientes componentes:

- 10-70% de polialfaolefinas amorías;

- 5-30% de otro polímero;

- 10-55% de una resina tackificante o una mezcla de resinas tackificantes;

- 0-20% de ceras;

- 0-30% de otros aditivos como plastificantes antioxidantes, y -0-5% de un aditivo promotor de adhesión como el ácido malónico.

2. Formulación según la reivindicación 1, caracterizada porque las poliolefinas amorías tienen con preferencia pesos moleculares en masa Mw comprendidos entre 34000 y 118000.

3. Formulación según la reivindicación 1, caracterizada porque los otros polímeros consisten en polímeros termofusibles elegidos en el grupo consistente en etileno/vinil/acetato, etileno/metil/acrilato, estireno/isopreno/estireno, estireno/buteno/isopreno, polipropileno isotáctico, polipropileno sindiotáctico, y polipropileno y polietilenos amorfos.

4. Formulación según la reivindicación 1, caracterizada porque las resinas tackificantes se eligen preferentemente en el grupo consistente en derivados colofonia, tales como ésteres de colofonia; resinas de hidrocarburo lineales y aromáticas, puras o mezclas de ambas; resinas terpénicas o terpenofenólicas; resinas fenólicas, y resinas de cumaronaindeno.

5. Formulación según la reivindicación 1, caracterizada porque las ceras que intervienen en la composición se eligen preferentemente en el grupo consistente en ceras parafínicas ceras microcristalinas, ceras de polietileno, y ceras de tipo Fischer-Tropsch.