Adhesivos acrílicos de baja emisión de componentes volátiles.

Procedimiento para la fabricación de una masa adhesiva de polímeros o copolímeros,

que se basa por lo menos de forma predominante en el ácido (met)acrílico y/o sus derivados, la masa adhesiva tiene un valor de una pérdida de componentes volátiles no superior a 50 µg/g en total, medida por el método de tesa, para este procedimiento se utiliza una solución de poliacrilato obtenida mediante polimerización por radicales, caracterizado porque se realiza una concentración, en la que - después de la polimerización se añade a la solución de poliacrilato un agente de arrastre, - la solución de poliacrilato ya provista del agente de arrastre se introduce en una extrusora, en la que la solución de acrilato se somete a una destilación con vapor de arrastre, - de manera que después de la concentración se obtiene una masa de poliacrilato, que se sigue transformando a partir de dicha masa fundida.

Adhesivos acrílicos de baja emisión de componentes volátiles La invención se refiere a un procedimiento para la obtención y transformación de un adhesivo acrílico de baja emisión de componentes volátiles (low-fogging) así como a una cinta adhesiva dotada de tal adhesivo.

En la industria están adquiriendo una importancia cada vez mayor los procedimientos de adhesión por calor (hotmelt) de recubrimientos sin disolventes para la fabricación de adhesivos. En general, las exigencias planteadas por el medio ambiente y los costes crecientes favorecen esta evolución. Además de los sistemas SIS (copolímeros de estireno/isopreno/ estireno) se aplican cada vez más polímeros acrílicos fundidos como capa polimérica sobre los materiales de soporte. Por otro lado, para aplicaciones especiales se necesitan cintas adhesivas que sufran muy poca pérdida de componentes volátiles (low-fogging) . Esto puede conseguirse con adhesivos termofusibles, porque los recubrimientos convencionales de adhesivos en solución siempre contienen restos de disolventes.

Como fase previa del proceso de fabricación de adhesivos termofusibles tiene lugar habitualmente una polimerización en un disolvente, a la que sigue un proceso de concentración, en el cual se elimina el disolvente. Para ello pueden aplicarse diversos procedimientos técnicos ya conocidos.

Con el cambio al proceso “hot-melt” surgen exigencias especiales en lo que respecta al posterior proceso de reticulación. Por ejemplo, ya no pueden aplicarse procesos de reticulación térmica con quelatos metálicos ni con isocianatos multifuncionales, que son muy populares en los sistemas de disolventes. Por ello se está forzando actualmente la reticulación de los adhesivos poliacrílicos con la irradiación de luz ultravioleta (UV) o con haces electrónicos (ES) , la última es la llamada reticulación por radiación electrónica (ESH) .

Para la fabricación de cintas adhesivas acrílicas con una baja emisión de componentes volátiles (low fogging) deberá darse prioridad a la reticulación UV. La reticulación ES es un proceso estadístico, que además de la reticulación propiamente dicha de las cadenas del polímero genera también otros fragmentos, que permanecen en la cinta adhesiva y después, por acción de una temperatura elevada, pueden provocar la salida de componentes volátiles después de haberse realizado la adhesión.

En general, la reticulación UV es un proceso que requiere poca inversión en aparatos, ya que solo requiere una instalación sencilla de recubrimiento y unas pocas lámparas de baja presión de Hg. La reticulación UV funciona muy bien en los adhesivos poliacrílicos de grosores de capa inferiores a 100 g/m2. En cambio, la tecnología ESH es mucho más cara.

Para aplicaciones industriales, en especial en el sector electrónico, se necesitan cintas adhesivas acrílicas estables a la temperatura, resistentes al cizallamiento y de muy baja emisión de componentes volátiles. Los restos de disolvente y de monómeros residuales pueden evaporarse durante la aplicación a temperaturas elevadas y, de este modo, conducir a una atmósfera dotada de disolventes. Esta puede provocar diversos problemas. Por un lado, algunos monómeros poseen una buena conductividad, de modo que aumenta el riesgo de cortocircuitos. Por otro lado, los disolventes y los monómeros pueden destruir piezas de plástico y aisladores. Por este motivo se intenta emplear cintas adhesivas acrílicas de gran pureza, que tengan una tendencia mínima a la emisión de componentes volátiles.

En la patente US-5, 681, 654 se describe ya una masa adhesiva de pérdidas muy bajas por evaporación de componentes volátiles. Este adhesivo se ha proyectado en especial para aplicaciones de automoción, sector en el que se toleran emisiones relativamente grandes de componentes volátiles. Además, en esta patente no se describen adhesivos acrílicos, sino adhesivos de caucho. Estos elastómeros presentan en principio algunas desventajas con respecto a los poliacrilatos, p.ej. una menor resistencia al cizallamiento con calor y una tendencia al envejecimiento causado por la oxidación de los dobles enlaces que contienen. Debido a que en el sector electrónico a menudo puede formarse ozono (p.ej. en las fotocopiadoras) , precisamente los adhesivos de caucho son totalmente inadecuados para tal uso.

En la patente US-5, 761, 184 se describen materiales que atenúan las vibraciones, que presentan también una baja tendencia a la emisión de componentes volátiles. El límite de la emisión tolerable no se ha definido con precisión. Además para la aplicación del material atenuador se utiliza una cinta adhesiva acrílica de doble cara. Tampoco esta cinta adhesiva se caracteriza con detalle ni se analiza la emisión de componentes volátiles que tiene este material.

En DE 198 07 752 A1 se describe una cinta adhesiva sin “fogging”, entendiendo por “fogging” la condensación sobre las lunas del automóvil de los componentes volátiles evaporados de las piezas del habitáculo. Esta cinta autoadhesiva contiene un soporte exento de “fogging”, sobre el que se aplica, por lo menos sobre una de sus caras, un adhesivo sensible a la presión y exento de “fogging”. Como masa adhesiva se emplea en este caso con preferencia una masa de tipo “hot-melt” acrílico. Para el contenido de disolvente residual se fija un límite preferido del 1 % en peso, como máximo.

Además de la eliminación, recién mencionada, del disolventes del proceso de polimerización es, pues, necesario para la aplicación específica efectuar una purificación posterior del adhesivo poliacrílico producido, en ella se eliminan los restos de disolvente todavía presentes y además los restos de monómero residual. Este proceso de purificación ulterior puede realizarse en combinación con el proceso de concentración propiamente dicho.

Una propuesta de purificación ulterior se describe en el documento DE 43 40 136 A1. El proceso consiste en la eliminación del disolvente con vacío, pero al final de la destilación se introduce un agente de arrastre, tal como el vapor de agua, el nitrógeno, el argón o el CO2, a una temperatura superior a 100ºC. Para este proceso se requiere sin embargo una recirculación por bombeo para poder conseguir un mezclado óptimo del polímero. Un inconveniente de este proceso estriba en que, debido al proceso de recirculación, existen límites en lo referente a la viscosidad de la solución que se está concentrando, de modo que no es posible fabricar productos finales de viscosidad muy alta.

La empresa BASF ha desarrollado un adhesivo “hot-melt” acrílico de peso molecular relativamente bajo, que posee un mecanismo de reticulación UV [US-5, 073, 611]. El fotoiniciador benzofenona copolimerizado es un fotoiniciador de tipo II, que durante la irradiación UV y, por tanto, durante la reticulación no libera fragmentos volátiles. Estos adhesivos de contacto tienen una tendencia baja a la emisión de componentes volátiles. Sin embargo, debido al proceso de concentración, el contenido en monómero residual es todavía demasiado alto y se sitúa por encima del límite preferido de 10 μg/g de adhesivo.

En los documentos DE 43 13 008 A1 y EP 621 326 B1 se describe la utilización de una extrusora para concentrar una masa autoadhesiva basada en un “hot-melt” acrílico. Se emplea una extrusora para concentrar o desgasificar una masa autoadhesiva de este tipo, de un valor K por lo menos de 60, para obtener un sistema que puede procesarse como adhesivo “hot-melt” para un emplasto o para una cinta adhesiva técnica. En una forma preferida de ejecución de la invención se pretende bajar el contenido de disolvente residual hasta un valor inferior al 1 % en peso.

Es un objetivo de la invención desarrollar un procedimiento para la fabricación de adhesivos de contacto, aplicables en especial en el sector eléctrico y electrónico, que permita superar los inconvenientes del estado de la técnica. Se pretende reducir en especial la presencia de monómeros y fragmentos en los adhesivos de contacto empleados, que pudieran conducir a cortocircuitos y similares.

Se han obtenido por primera vez, de modo sorprendente y no previsible, adhesivos de contacto, cuyo comportamiento de emisión de componentes volátiles se reduce notablemente y que, por tanto, son especialmente indicados para el uso en este sector de aplicación.

Se ha encontrado de modo sorprendente que los adhesivos de contacto basados en poliacrilatos de viscosidad elevada, que pueden fabricarse con una porción de componentes volátiles residuales totales de inferior a 10 μg/g (equivalentes a 10 ppm) , cuando el proceso de fabricación...

1. Procedimiento para la fabricación de una masa adhesiva de polímeros o copolímeros, que se basa por lo menos de forma predominante en el ácido (met) acrílico y/o sus derivados, la masa adhesiva tiene un valor de una pérdida de componentes volátiles de menos de 10 μg/g en total, medida por el método de tesa, para este procedimiento se utiliza una solución de poliacrilato obtenida mediante polimerización por radicales, caracterizado porque se realiza una concentración, en la que

- después de la polimerización se añade a la solución de poliacrilato vapor de agua como agente de arrastre,

- la solución de poliacrilato ya provista del agente de arrastre se introduce en una extrusora, en la que la solución de 10 acrilato se somete a una destilación con vapor de agua,

- de manera que después de la concentración se obtiene una masa de poliacrilato, que se sigue transformando a partir de dicha masa fundida,

- la masa de poliacrilato concentrada es aplicada sobre un material soporte y la masa de poliacrilato sobre el material soporte es sometida a una reacción de reticulación de modo que la reticulación se efectúa por irradiación con luz UV

en una intervalo de longitudes de onda comprendido entre 250 y 400 nm, con el requisito a cumplir que la potencia de luz posea una porción por lo menos del 70 % de la potencia de luz emitida dentro del intervalo de longitudes de onda comprendido entre 300 nm y 400 nm.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para la obtención de los polímeros o copolímeros 20 se emplean por lo menos los monómeros siguientes:

en la que R1 = H o CH3 y R2 = una cadena alquilo de 2 a 20 átomos de C,

(b) del 0 al 35 % en peso de compuestos vinílicos provistos de grupos funcionales.

3. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque después de la concentración se realiza una purificación posterior de por lo menos un peso, en la que a la masa de poliacrilato concentrada se le añade el mismo agente de arrastre u otro agente y se realiza en la extrusora otra destilación con vapor de arrastre, para lo cual se eligen con preferencia temperaturas más elevadas y vacíos más bajos que en el anterior paso de destilación.

4. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque por lo menos la extrusora del paso de la concentración es una extrusora de doble husillo, los dos husillos giran en el mismo sentido o en sentido opuesto.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la potencia de la luz de la región de longitudes de onda comprendida entre 300 nm y 400 nm intervenga en una porción por lo menos del 90 % del total de la potencia de luz irradiada.

6. Cinta adhesiva que se puede obtener con un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en especial para el uso en la industria electrónica, con una capa de masa adhesiva de polímeros o de copolímeros, aplicada sobre una o sobre ambas caras del material soporte, dicha masa adhesiva se basa al menos principalmente en el ácido (met) acrílico y/o sus derivados, caracterizada porque la masa adhesiva tiene un valor de pérdida de componentes volátiles no superior a 10 μg/g en total, valor medido con arreglo al método de tesa, y el material soporte tiene un valor de pérdida de componentes volátiles inferior a 5 μg/g.