Nuevos adhesivos de base acuosa para aplicaciones industriales.

Adhesivo de base acuosa para usos industriales, caracterizado porque el adhesivo de base acuosa es una mezcla acuosa basada en un polímero en polvo redispersable en agua y un polímero natural en polvo soluble en agua y otros componentes opcionales,

en el que la proporción ponderal entre el polímero en polvo redispersable en agua y el polímero en polvo soluble en agua se sitúa entre 0,001:1 y 100:1 y el adhesivo de base acuosa tiene una velocidad de fraguado inferior a 300 s, cuando se mide en una capa de 36 μm de grosor, a 23ºC y una humedad relativa del 50% y tableros de cartón de 385 μm de grosor de un peso de 275 ± 3 g/m2 y valores Cobb en una de las caras de 43 g/min/m2 y de 27 g/min/m2 en la otra cara, el adhesivo tiene un contenido de sólidos del 10 al 65 % en peso y una viscosidad medida en el Brookfield a 23ºC y 20 rpm (norma ASTM D-1084) de 500 a 10.000 mPas, caracterizado porque el polímero en polvo redispersable en agua es un polímero filmógeno insoluble en agua basado por lo menos en un monómero elegido entre el grupo formado por los ésteres de vinilo de ácidos carboxílicos C1 a C20, el etileno, el cloruro de vinilo, los ésteres C1 a C20 del ácido acrílico o metacrílico, el acrilonitrilo, la (metil)acrilamida, el estireno y los derivados de estireno y/o el butadieno y porque el polímero natural en polvo soluble en agua se elige entre polisacáridos modificados o sin modificar, por ejemplo la celulosa, el almidón, las dextrinas, la goma guar, la goma xantano y la goma welano, los alginatos, los péptidos y/o proteínas, por ejemplo la gelatina, caseína y/o proteínas de soja.

Nuevos adhesivos de base acuosa para aplicaciones industriales La invención se refiere a adhesivos de base acuosa para usos industriales, obtenidos por mezcla de un polímero en polvo redispersable en agua, un polímero en polvo soluble en agua y agua.

Los adhesivos de base acuosa se emplean ampliamente en un gran abanico de aplicaciones. Para los sustratos menos críticos, por ejemplo los materiales porosos basados en celulosa, se emplean a menudo adhesivos basados en polisacáridos modificados o sin modificar, por ejemplo éteres de celulosa, éteres de almidón o almidones sin modificar. Estos adhesivos aportan grandes ventajas, porque estos polisacáridos se suministran normalmente en forma pulverulenta. Por lo tanto, aportan todos los beneficios asociados con los materiales en polvo, p.ej. son estables a la congelación-descongelación, tienen una estabilidad prolongada al almacenaje, debido a que no sufren ataque microbiano o lo sufren en forma significativamente reducida, y los beneficios de transporte, ya que no es necesario transportar agua con ellos. En los últimos años se ha encontrado que la modificación de los adhesivos basados en polisacáridos con polímeros sintéticos en polvo puede ser ventajosa para los sistemas que se mezclan y se aplican manualmente. Este tipo de aplicación, por ejemplo las pastas para papeles pintados o los adhesivos para carteles, plantea menos requisitos que las aplicaciones industriales, que emplean normalmente máquinas de alta velocidad. Por ejemplo, los contenidos de sólidos son muy bajos, normalmente del 5 % en peso o menos, la reología es tixotrópica con viscosidades muy elevadas, p.ej. hasta 20.000 mPas o más. El adhesivo se aplica manualmente empleando p.ej. una brocha, por lo cual el grosor del adhesivo aplicado es de varios milímetros o más. Dado que los sustratos, por ejemplo las paredes, en los que se fijan dichos papeles pintados, son bastante gruesos y porosos, pueden absorber una gran cantidad de agua, que implican tiempos de secado razonablemente largos. En particular, debido al método de aplicación y al grosor del adhesivo aplicado, no tiene importancia que las partículas del polvo no se redispersen por completo, o que se formen algunos coagulados entre las partículas de polímero sintético y los polisacáridos, en el supuesto de que sean menores que la capa de adhesivo aplicada. El nivel de pegajosidad de los adhesivos aplicados manualmente es muy bajo, la colocación tiene que ser lenta para evitar las arrugas del papel, así como las propiedades de deslizamiento tienen que ser buenas para permitir el reposicionado sobre el sustrato. Además, la desviación estándar aceptada de diversos parámetros es bastante grande, si se compara con la de los adhesivos industriales. Sin embargo no puede utilizarse para aplicaciones exigentes, por ejemplo para aplicaciones industriales y/o para sustratos difíciles de pegar, que tienen normalmente una tensión superficial baja, por ejemplo el pegado de láminas de polietileno sobre papel.

En el documento EP 311 873 A2 se describe un proceso para fabricar un producto seco apropiado como pasta base, que puede obtenerse por secado de una mezcla en capa fina sobre una superficie calentada entre 80 y 200º C que contiene aproximadamente del 30 al 80 % en peso de agua, del 30 al 95 % en peso de almidón carboximetilado y/o alcoxilado, del 3 al 40 % en peso de un éter de celulosa y del 2 al 40 % en peso de un polímero dispersable en agua o un polímero soluble en agua y opcionalmente otros aditivos. Los productos secos son especialmente útiles como pastas para papeles pintados. Se fabrican manualmente con un contenido bajo de sólidos, p.ej. un 2 % en peso. Las pastas formuladas se aplican por lo general manualmente y plantean por tanto menos requisitos críticos. Además el proceso para preparar la mezcla pulverulenta implica muchas adiciones y pasos y es bastante compleja y difícil de controlar, ya que tanto el polisacárido como los polímeros sintéticos tienen que combinarse con el fin de secarse en forma de mezcla. Por otro lado, las condiciones de secado tienen que controlarse estrictamente con el fin de evitar cualquier formación de película del polímero dispersable durante el paso del secado.

En el documento WO 9113121 se describe una mezcla seca adecuada para la producción de adhesivos acuosos formados por metilcelulosa (I) , carboximetil-almidón (II) y, si se desea, polvos redispersables de resinas sintéticas y otros auxiliares. Con el fin de separar fácilmente los sustratos de la junta adhesiva seca fabricada con el adhesivo acuoso, las nuevas mezclas secas se distinguen por la proporción recíproca entre (I) y (II) situada entre 3:97 y 30:70. Se emplean para encolar papel y otros materiales absorbentes de celulosa, en particular los papeles pintados. Los polvos redispersables de resinas sintéticas son precisamente aditivos opcionales y no son adecuados para pegar sustratos difíciles, p.ej. los que tienen una tensión superficial baja. Además, la aplicación pretendida se realiza normalmente a mano, lo cual plantea requisitos menos severos.

En el documento DE 197 25 448 A1 se describe el uso de adhesivos para carteles, en lugares exteriores sometidos a la intemperie, formados por una mezcla que contiene (A) un polímero soluble en agua, que es con preferencia un derivado de polisacárido y (B) un polímero insoluble en agua pero dispersable en agua, que es con preferencia un poli (acetato de vinilo) . La composición preferida consta de un 1-99, 5 % en peso de carboximetilcelulosa, un 8-12 % en peso de polvo redispersable y un 0, 1-1% en peso de conservante. Los adhesivos en polvo para carteles se mezclan con agua hasta un contenido bajo de sólido y se aplican manualmente, por lo tanto su preparación es menos crítica debido a que los requisitos planteados son bajos, en particular en lo que respecta a las partículas gruesas, especificaciones consistentes en lo que respecta a la viscosidad, sólidos, velocidad de fraguado y reología.

En el documento EP 1 454 943 se describen partículas de resina formuladas (composite) para el uso opcional como aditivos para pinturas y recubrimientos, aditivos cosméticos, adhesivos termofusibles (hot-melt) y también otros 2 15

materiales de moldeo. Las partículas de resina formulada están formadas por un partícula de resina de núcleo (B) , que está recubierta con micropartículas de resina (A) , situándose el factor de forma (shape factor) de las partículas de resinas formuladas entre 115 y 800. La micropartícula de resina (A) no es completamente soluble en agua para permitir la formación de una dispersión acuosa. Las partículas de resina (B) se forman con materiales del tipo resinas vinílicas, poliuretanos, resinas epoxi, poliésteres, poliamidas, poliimidas y mezclas de dos o más de estos materiales. La composición contener además un emulsionante o un agente dispersante, incluidos los tensioactivos monoméricos y los tensioactivos poliméricos basados en óxidos de alquileno, alcoholes vinílicos o almidones.

En el documento WO 03/04562 se describen composiciones de agentes adhesivos de base acuosa, que contienen un polisacárido de retraso de formación de partículas o un filosilicato natural o sintético dividido en partículas. Se describe además que el polisacárido es con preferencia un éter de almidón o un éter de celulosa soluble en agua o dispersable en agua y que, además del éter de celulosa soluble en agua y parcialmente reticulado, las composiciones pueden contener un polímero adicional. Como polímeros adicionales se mencionan los polímeros dispersables en agua, por ejemplo la vinilpirrolidona, poli (acetato de vinilo) copolímeros de acetato de vinilo y etileno. En las composiciones, las proporciones entre agente adhesivo y agua se sitúan entre 1:10 y 1:25, que corresponden a un contenido de sólidos comprendido entre el 4 el 9%.

En el documento WO 01/92402 se describen composiciones que contienen almidón en combinación con ciertos plastificantes, que son útiles para el moldeo de películas flexibles. Los plastificantes son describen como "plastificantes externos" y están representados por los azúcares y polioles de peso molecular bajo. En el documento se describen además gomas solubles y polímeros sintéticos solubles en agua y se menciona el alcohol polivinílico como polímero sintético preferido. Estas mezclas corresponden a mezclas de dos polímeros sintéticos solubles en agua.

En la patente US 6, 245, 853 se describen emulsiones o dispersiones de gotas de resinas de urea-formaldehído o melamina-formaldehído parcial o totalmente reticuladas, un coloide protector soluble en agua y agua. Como posibles usos de estos... [Seguir leyendo]

1. Adhesivo de base acuosa para usos industriales, caracterizado porque el adhesivo de base acuosa es una mezcla acuosa basada en un polímero en polvo redispersable en agua y un polímero natural en polvo soluble en agua y otros componentes opcionales, en el que la proporción ponderal entre el polímero en polvo redispersable en agua y el polímero en polvo soluble en agua se sitúa entre 0, 001:1 y 100:1 y el adhesivo de base acuosa tiene una velocidad de fraguado inferior a 300 s, cuando se mide en una capa de 36 μm de grosor, a 23º C y una humedad relativa del 50% y tableros de cartón de 385 μm de grosor de un peso de 275 ± 3 g/m2 y valores Cobb en una de las caras de 43 g/min/m2 y de 27 g/min/m2 en la otra cara, el adhesivo tiene un contenido de sólidos del 10 al 65 % en peso y una viscosidad medida en el Brookfield a 23º C y 20 rpm (norma ASTM D-1084) de 500 a 10.000 mPas, caracterizado porque el polímero en polvo redispersable en agua es un polímero filmógeno insoluble en agua basado por lo menos en un monómero elegido entre el grupo formado por los ésteres de vinilo de ácidos carboxílicos C1 a C20, el etileno, el cloruro de vinilo, los ésteres C1 a C20 del ácido acrílico o metacrílico, el acrilonitrilo, la (metil) acrilamida, el estireno y los derivados de estireno y/o el butadieno y porque el polímero natural en polvo soluble en agua se elige entre polisacáridos modificados o sin modificar, por ejemplo la celulosa, el almidón, las dextrinas, la goma guar, la goma xantano y la goma welano, los alginatos, los péptidos y/o proteínas, por ejemplo la gelatina, caseína y/o proteínas de soja.

2. Adhesivo de base acuosa según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de sólidos se sitúa entre el 20 y el 55 % en peso, la viscosidad en Brookfield a 23º C y 20 rpm, medida con arreglo a la norma ASTM D-1084, se sitúa entre 1000 y 7500 mPas y/o la proporción ponderal entre el polímero en polvo redispersable en agua y el polímero en polvo soluble en agua se sitúa entre 0, 01:1 y 50:1.

3. Adhesivo de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones de 1 a 2; caracterizado porque el adhesivo de base acuosa tiene una velocidad de fraguado y un tiempo abierto de procesado a 23º C y un 50 % de humedad relativa inferior a 200 s.

4. Adhesivo de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el nivel de aglomerados de tamaño medio de partícula superior a 50 μm en el adhesivo es menor que 10 ppm.

5. Adhesivo de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el adhesivo de base acuosa tiene una capacidad de pegar un sustrato de tensión superficial baja con un sustrato celulósico y proporción ponderal entre el polímero en polvo redispersable en agua y el polímero en polvo soluble en agua situada entre 0, 5:1 y 100:1.

6. Adhesivo de base acuosa según la reivindicación 5, caracterizado porque el sustrato de tensión superficial baja tiene una tensión superficial de 42 dinas/cm o menor.

7. Adhesivo de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene un contenido bajo de VAC, en particular inferior a 1000 ppm, está libre de plastificante y/o tiene un bajo contenido de biocidas o está libre de biocidas.

8. Adhesivo de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque contiene un gas o una mezcla de gases para proporcionar una densidad (a 23º C) de 0, 010 a 1, 20 g/cm3, en particular de 0, 10 a 1, 10 g/cm3.

9. Adhesivo de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque demás componentes son plastificantes, antiespumantes, humectantes, promotores de adhesión (adherentes) , generadores de espuma, reticulantes, ceras, tensioactivos, modificadores reológicos, fragancias, colorantes, pigmentos, conservantes, indicadores UV, agentes de coalescencia, humectantes, agentes de pegajosidad, ácido bórico y/o sus sales, compuestos para ajustar el pH y/o tampones, adhesivos líquidos, cargas de relleno orgánicas y/o inorgánicas.

10. Proceso para producir adhesivos de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque 1. se mezclan el polímero en polvo redispersable en agua y el polímero natural en polvo soluble en agua con agua al mismo tiempo o porque 2. se mezcla un polímero en polvo en primer lugar con agua y después se añade el segundo polímero en polvo después de haber mezclado el polímero en polvo o porque 3. se mezclan los dos polímeros en polvo con agua por separado y se reúnen las mezclas acuosas resultantes, en las que la proporción ponderal entre el polímero en polvo redispersable en agua y el polímero en polvo soluble en agua se ajusta a un valor situado entre 0, 001:1 y 100:1 y el adhesivo de base acuosa obtenido tiene una velocidad de fraguado menor que 300 s, cuando se mide en una capa de 36 μm de grosor, a 23º C y una humedad relativa del 50% y tableros de cartón de 385 μm de grosor de un peso de 275 ± 3 g/m2 y valores Cobb en una de las caras de 43 g/min/m2 y de 27 g/min/m2 en la otra cara, el adhesivo tiene un contenido de sólidos del 10 al 65 % en peso y una viscosidad medida en el Brookfield a 23º C y 20 rpm con arreglo a la norma ASTM D-1084 de 500 a 10.000 mPas, en el que el polímero en polvo redispersable en agua es un polímero filmógeno insoluble en agua basado por lo menos en un monómero elegido entre el grupo formado por los ésteres de vinilo de ácidos carboxílicos C1 a C20, el etileno,

el cloruro de vinilo, los ésteres C1 a C20 del ácido acrílico o metacrílico, el acrilonitrilo, la (metil) acrilamida, el estireno y los derivados de estireno y/o el butadieno y porque el polímero natural en polvo soluble en agua se elige entre polisacáridos modificados o sin modificar, por ejemplo la celulosa, el almidón, las dextrinas, la goma guar, la goma xantano y la goma welano, los alginatos, los péptidos y/o proteínas, por ejemplo la gelatina, caseína y/o proteínas de soja.

11. Uso del adhesivo de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones de 1 a 9 en aplicaciones de transformación del papel, arrollamiento (espiralado) sobre tubos y núcleos, bandeado de bordes y perfilado de bordes, fabricación de manguitos, tableros macizo de litografía, laminación de fibras compactas, nido de abeja, asas de bolsas, bolsas & sacos, los sobres y los bolsillos, fabricación de carpetas y encuadernación de libros, pinturas rehumedecibles, tejidos y toallas, las aplicaciones de madera, los paneles aislados estructuralmente, el etiquetado de botellas, los envoltorios encolados, las cajas plegables de cartón, las cajas compuestas, el corrugado, las aplicaciones del tabaco, la laminación flexible, las aplicaciones de envasado, las aplicaciones médicas y electrónicas 12. Uso de adhesivos de base acuosa según por lo menos una de las reivindicaciones de 1 a 9 para la aplicación sobre sustratos en máquinas industriales.

13. Uso según la reivindicación 11 para pegar un sustrato de baja tensión superficial con un sustrato celulósico.

14. Uso según la reivindicación 13 para pegar una lámina de polietileno de alta densidad o un papel recubierto con polietileno de alta densidad.

15. Uso según la reivindicación 11 para fabricar sacos multicapa.