Composiciones acrílicas para adherirse a sustratos con baja energía superficial.

Un adhesivo sensible a la presión que comprende el producto de reacción de:

(a) de 25 a 95 partes en peso de un éster de ácido acrílico monofuncional de un alcohol monohídrico, que tiene de 4 a 18 átomos de carbono, cuyo homopolímero tiene una Tg inferior a 0°C,

(b) de 15 a 60 partes en peso de al menos un monómero adicional etilénicamente insaturado,en donde el componente (b) es al menos un monómero apolar etilénicamente insaturado cuyo homopolímero tiene un parámetro de solubilidad no mayor de 10,50 y una Tg mayor de 15°C,

(c) de 5 a 35 partes en peso de al menos un polar monómero etilénicamente insaturado con la estructura genérica de Fórmula I,

(d) de 0,005 a 1 por ciento en peso, referido al peso combinado de los monómeros, de un agente de reticulación seleccionado de entre uno o más de isocianato, melamina formaldehído, anhídrido, epoxi, ésteres de titanio, quelatos, aziridinas, carbodiimidas, quelantes metálicos, oxazolinas, ácidos carboxílicos, aminas, reacción de adición de hidroxilo con hidruro de silicio amina, mercaptano, acetoacetato, ácido fosfórico, hidroxilo o epoxi acrilato, preferiblemente seleccionados de entre triazinas y monómeros de acrilato de alquilo multifuncionales,**Fórmula**

donde en la estructura de fórmula I

R1 - H o CH3

X - O o N

R2 ≥ Fórmula II **Fórmula**

Composiciones acrílicas para adherirse a sustratos con baja energía superficial

La presente invención se refiere a adhesivos sensibles a la presión. En particular, la invención se refiere a adhesivos sensibles a la presión que se adhieren a sustratos que tienen baja energía superficial y/o alta energía superficial.

Los adhesivos de acrilato sensibles a la presión son bien conocidos en la técnica. Muchos de estos adhesivos son copolímeros de un éster de alquilo de ácido acrílico y una porción menor de un comonómero polar. Debido a la presencia del comonómero polar estos adhesivos generalmente no se adhieren bien a superficies con baja energía y aceitosas (p. ej., superficies que tienen una tensión superficial crítica de humectación no mayor que aproximadamente 35 dinas/cm) .

El adhesivo sensible a la presión según la presente invención comprende el producto de reacción de (a) de 25 a 95 partes en peso de un éster de ácido acrílico monofuncional de un alcohol monohídrico, que tiene de 4 a 18 átomos de carbono, cuyo homopolímero tiene una Tg inferior a 0°C, (b) de 15 a 60 partes en peso de al menos un monómero etilénicamente insaturado adicional, en donde el componente (b) es al menos un monómero apolar etilénicamente insaturado cuyo homopolímero tiene un parámetro de solubilidad no mayor de 10, 50 y una Tg mayor de 15°C, (c) de aproximadamente 5 a aproximadamente 35 partes en peso de al menos un polar monómero etilénicamente insaturado con la estructura genérica de Fórmula I, de 0, 005 a 1 por ciento en peso, referido al peso combinado de los monómeros, de un agente de reticulación seleccionado de entre uno o más de isocianato, melamina formaldehído, anhídrido, epoxi, ésteres de titanio, quelatos, aziridinas, carbodiimidas, quelantes metálicos, oxazolinas, ácidos carboxílicos, aminas, reacción de adición de hidroxilo con hidruro de silicio amina, mercaptano,

acetoacetato, ácido fosfórico, hidroxilo o epoxi acrilato, preferiblemente seleccionados de entre triazinas y monómeros de acrilato de alquilo multifuncionales,

donde en la estructura de fórmula I R1 ═ H o CH3

X ═ O o N R2 = Fórmula II

en donde R4 es un miembro seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno, metilo, etilo, clorometilo, metilol, fenilo, metoxifenilo, metoxibutilo y metoxialilo. P es un número entero de 0 a 3, q es un número entero de 1 a 3; R3 es un alquilo divalente insaturado o un grupo alquilo sustituido de 2 a 4 átomos de carbono o un anillo alifático carbocíclico divalente saturado o insaturado de 4 a 9 átomos de carbono, y preferiblemente de 5 a 6 átomos de 5 carbono; y A es un miembro seleccionado del grupo que consiste en O, NH o NR1 donde R1 se definió anteriormente.

El parámetro de solubilidad mencionado en la presente memoria se calcula por la técnica descrita en Fedors, Polym. Eng. and Sci., 14:147 (1974) . Un monómero cuyo homopolímero tiene un parámetro de solubilidad mayor de 10, 50 cuando se mide por la técnica de Fedors en la presente memoria se denomina monómero polar, mientras que un monómero cuyo homopolímero tiene un parámetro de solubilidad de 10, 50 o menos cuando se mide por la técnica de Fedors en la presente memoria se denomina monómero apolar.

La invención proporciona adhesivos sensibles a la presión que, en virtud de la incorporación de un monómero apolar etilénicamente insaturado (componente (b) ) junto con un monómero etilénicamente insaturado polar en cantidades de 5-35 partes (componente (c) ) , presentan buena adherencia a superficies con baja energía (p. ej., plásticos, tales como los plásticos de poliolefinas) . Los adhesivos presentan también una buena adherencia a superficies con alta energía como el acero inoxidable.

Los adhesivos son menos tóxicos que otros adhesivos convencionales que contienen, por ejemplo, acrilatos con heteroátomos polares. Los adhesivos presentan además buenas propiedades de cizallamiento tanto a altas como a bajas temperaturas, particularmente cuando se incluye una pequeña cantidad de comonómero polar.

Los adhesivos ofrecen la ventaja adicional de una menor sensibilidad a la humedad y una tendencia menor a corroer 20 metales tales como cobre.

Fundamentalmente, los ASP requieren un delicado equilibrio de las propiedades viscosas y elásticas que dan como resultado un equilibrio cuádruple de adherencia, cohesión, estiramiento y elasticidad. En esencia, los productos de ASP tienen cohesividad y elasticidad suficientes de manera que, a pesar de su adhesividad agresiva, se pueden manipular con los dedos y retirar de las superficies lisas sin dejar residuos. El uso comercial general no autoriza la extensión del término ASP a abarcar cintas y adhesivos simplemente porque son "pegajosos" o porque se adhieren a un determinado tipo de superficie.

Los adhesivos sensibles a la presión de esta invención muestran una buena adherencia a tanto a superficies con baja energía tales como polipropileno como a superficies con alta energía tales como el acero inoxidable. En ambos casos, la resistencia al despegado a 90°C después de 72 horas en reposo es de al menos 2 lbs/0, 5 pulg. (0, 7 30 kp/cm) , preferiblemente al menos 2, 5 lbs/0, 5 pulg. (0, 9 kp/cm) , y más preferiblemente al menos 3 lbs/0, 5 pulg. (1, 1 kp/cm) medidos por el Procedimiento de ensayo B, más adelante. Los adhesivos también presentan buenas propiedades de resistencia de cohesión medidas por la resistencia al cizallamiento. Preferiblemente, la resistencia al cizallamiento tanto a temperatura ambiente como a 70ºC es mayor de 50 minutos, más preferiblemente mayor de

1.000 minutos, e incluso más preferiblemente mayor de 10.000 minutos medida por el Procedimiento de ensayo C,

más adelante. Estas propiedades se logran controlando la composición monomérica para conseguir la polaridad adecuada (medida por el parámetro de solubilidad de los homopolímeros de cada uno de los monómeros determinada por la técnica de Fedors) y las propiedades reológicas (Tg, medida por la temperatura máxima para la tg delta de 1 radián/segundo del polímero adhesivo) . Una lista de varios monómeros corrientes y sus respectivos parámetros de solubilidad de Fedors se muestra en la tabla 1. La tabla 1 se subdivide en cuatro secciones:

monómeros de acrilato de Tg baja, monómeros de acrilato de Tg alta, monómeros de metacrilato de Tg alta y monómeros de vinilo.

Tabla 1

PARÁMETROS DE SOLUBILIDAD DE FEDORS

Unidad repetida Unidad repetida de parámetros de solubilidad (cal/cm3) 0, 5

Acrilato de octadecilo (AOD) 8, 99

Acrilato de laurilo (AL) 9, 15

Acrilato de isooctilo (AIO) 9, 22

Acrilato de 2-etilhexilo (2-AEH) 9, 22

Acrilato de butilo (AB) 9, 77

Acrilato de propilo (PA) 9, 95

PARÁMETROS DE SOLUBILIDAD DE FEDORS

Unidad repetida Unidad repetida de parámetros de solubilidad (cal/cm3) 0, 5

Acrilato de etilo (AE) 10, 20

Acrilato de 3, 3, 5-trimetilciclohexilo (ATMC) 9, 35

Acrilato de isobornilo (AIB) 9, 71

Acrilato de ciclohexilo (ACH) 10, 16

N-octilacrilamida (NOA) 10, 33

Acrilato de tetrahidrofurfurilo (ATHF) 10, 53

Acrilato de metilo (AM) 10, 56

Acrilato de glicidilo (AG) 11, 32

Acrilato de 2-fenoxietilo (A2-PhE) 11, 79

N-vinilcaprolactama (NVC) 12, 10

N, N-dimetilacrilamida (DMA) 12, 32

N-vinil-2-pirrolidona (NVP) 13, 38

Ácido acrílico (AA) 14, 04

Metacrilato de metilo (MAM) 9, 93

Metacrilato de etilo (MAE) 9, 72

Metacrilato de propilo (MAP) 9, 57

Acetato de vinilo 10, 56

Estireno 11, 87

El carácter reológico del polímero adhesivo puede ser descrito parcial pero útilmente por la Tg medida por la temperatura máxima para tg delta de 1 radián/segundo. Es preferible que la Tg, medida por la temperatura máxima para tg delta de 1 radián/segundo del polímero tenga un valor entre -45°C y 15°C, más preferiblemente entre -25ºC y 0ºC, y aún más preferiblemente entre -20ºC y -5°C.

Los adhesivos según la invención que tienen la polaridad y las propiedades reológicas requeridas contienen de 25 a 95 partes (más preferiblemente de 40 a 85 partes) de un éster de ácido acrílico cuyo homopolímero tiene una Tg inferior a 0°C (más preferiblemente inferior a -20°C) , de 15 a 60 partes en peso de un monómero apolar etilénicamente insaturado cuyo homopolímero tiene una Tg mayor de 15°C, y de 5 a 35 partes en peso de al menos un monómero polar etilénicamente insaturado con la estructura genérica de la anterior fórmula I.

El éster de ácido acrílico es un éster acrílico monofuncional de un alcohol monohídrico que tiene de 4 a 18 átomos de carbono en el resto alcohólico cuyo homopolímero tiene una... [Seguir leyendo]

1. Un adhesivo sensible a la presión que comprende el producto de reacción de:

(a) de 25 a 95 partes en peso de un éster de ácido acrílico monofuncional de un alcohol monohídrico, que tiene de 4 a 18 átomos de carbono, cuyo homopolímero tiene una Tg inferior a 0°C,

(b) de 15 a 60 partes en peso de al menos un monómero adicional etilénicamente insaturado, en donde el componente (b) es al menos un monómero apolar etilénicamente insaturado cuyo homopolímero tiene un parámetro de solubilidad no mayor de 10, 50 y una Tg mayor de 15°C,

(c) de 5 a 35 partes en peso de al menos un polar monómero etilénicamente insaturado con la estructura genérica de Fórmula I,

(d) de 0, 005 a 1 por ciento en peso, referido al peso combinado de los monómeros, de un agente de reticulación seleccionado de entre uno o más de isocianato, melamina formaldehído, anhídrido, epoxi, ésteres de titanio, quelatos, aziridinas, carbodiimidas, quelantes metálicos, oxazolinas, ácidos carboxílicos, aminas, reacción de adición de hidroxilo con hidruro de silicio amina, mercaptano, acetoacetato, ácido fosfórico, hidroxilo o epoxi acrilato, preferiblemente seleccionados de entre triazinas y monómeros de acrilato de alquilo multifuncionales,

donde en la estructura de fórmula I R1 ═ H o CH3 X ═ O o N R2 = Fórmula II

en donde R4 es un miembro seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno, metilo, etilo, clorometilo, metilol, fenilo, metoxifenilo, metoxibutilo y metoxialilo. P es un número entero de 0 a 3, q es un número entero de 1 a 3; R3 es un alquilo divalente insaturado o un grupo alquilo sustituido de 2 a 4 átomos de carbono o un anillo alifático carbocíclico divalente saturado o insaturado de 4 a 9 átomos de carbono, y preferiblemente de 5 a 6 átomos de 25 carbono; y A es un miembro seleccionado del grupo que consiste en O, NH o NR1 donde R1 se definió anteriormente.

2. El adhesivo sensible a la presión según la reivindicación 1 en donde el componente (a) se selecciona de entre acrilato de isooctilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de isononilo, acrilato de isodecilo, acrilato de decilo, acrilato de laurilo, acrilato de hexilo, acrilato de butilo, y acrilato de octadecilo, acrilato de 2-propil-heptilo o sus combinaciones.

3. El adhesivo sensible a la presión según la reivindicación 1 o 2 en donde el componente (b) se selecciona de entre

ácido acrílico, ácido itacónico, acrilamidas sustituidas, acrilatos, N, N-dimetilacrilamida, N-vinil-2-pirrolidona, N-vinil caprolactama, acrilonitrilo, acrilato de tetrahidrofurfurilo, acrilato de glicidilo, 2-fenoxietilacrilato y bencilacrilato o sus combinaciones.

4. El adhesivo sensible a la presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde el componente (b) se selecciona de entre acrilato de 3, 3, 5-trimetilciclohexilo, acrilato de ciclohexilo, acrilato de isobornilo, N-octil

acrilamida, acrilato de t-butilo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo y metacrilato de propilo o sus combinaciones.

5. El adhesivo sensible a la presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende además un adhesivo, preferiblemente seleccionado de entre resinas de hidrocarburos, resinas de madera, colofonias, derivados de la colofonia y combinaciones de dos o más de los mismos.

6. Una etiqueta que comprende una lámina y un ASP de cualquier de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Una etiqueta según la reivindicación 6 que se adhiere a superficies de poliolefinas y a superficies metálicas.

8. Una etiqueta según la reivindicación 6 o 7 que se adhiere a polipropileno y a acero inoxidable.

9. Una cinta que comprende un material de base y un ASP de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

10. Una cinta según la reivindicación 9 en la que el material de base es una espuma, un espuma microporosa o un 20 material no tejido.