MX2013010603A - Adhesivo de laminacion de pelicula estirable. - Google Patents
Adhesivo de laminacion de pelicula estirable.Info
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Abstract
La invención proporciona adhesivos de laminación de película estirable, métodos para utilizar los adhesivos para unir sustratos juntos, y a artículos de fabricación que comprende los adhesivos. Se ha descubierto que un adhesivo de laminación de película estirable, el cual comprende un copolímero de poliolefina catalizada con metaloceno con una densidad mayor o igual que 0.870g/cm y un punto de fusión pico mayor que 100°C; un plastificante que tiene un peso molecular promedio en número mayor que 1,000 g/mol, y un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110°C, tiene una alta resistencia a la fluencia y baja migración del plastificante y escurrimiento haciéndolos particularmente muy adecuados para prendas de vestir desechables para el cuidado personal.
Description
ADHESIVO DE LAMINACIÓN DE PELÍCULA ESTIRABLE
REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA
Esta solicitud reclama la prioridad para la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. de Serie 61/467,059 presentada el 24 de marzo de 2011, los contenidos de la cual se incorporan en la presente para referencia.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a adhesivos de laminación de película estirable que comprenden por lo menos un copolímero de poliolefina catalizada con metalóceno que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100°C; un plastificante que tiene un peso molecular mayor que 1000 g/mol, y un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110°C. Más particularmente, la invención se refiere a adhesivos que presentan propiedades viscoelásticas deseables y son adecuados para unir accesorios elásticos en la fabricación de artículos desechables, tales como prendas de vestir para el cuidado personal.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se aplican adhesivos de laminación de película estirable a sustratos y se utilizan ampliamente para diversas aplicaciones comerciales e industriales, tales como productos
no tejidos, particularmente para prendas de vestir para el cuidado personal. En general, una prenda de vestir personal tiene varios adhesivos debido a que diversas partes de la prenda de vestir requieren diferente funcionalidad: los adhesivos de núcleo agregan fuerza a la almohadilla de pañal cuando se encuentra húmeda; los adhesivos de construcción unen la hoja de soporte impermeable a las almohadillas absorbentes no tejidas; y los adhesivos elastoméricos unen las piernas, la cintura y las. hojas del panel lateral. Estas diferentes partes de la prenda de vestir requieren diferentes tipos de adhesión y elasticidad. Por ejemplo, los paneles laterales de la prenda de vestir requieren gran elasticidad unidireccional. Debido a que los paneles laterales tienen grandes áreas de superficie, los adhesivos para el panel también requieren buena adhesión y resistencia para configurar la deformación bajo tensión.
Para formar el panel lateral de una prenda de vestir para el cuidado personal, el elástico en el panel se estira antes o después del contacto con un sustrato de poliolefina con un adhesivo de fusión en caliente elastomérico. De preferencia, el adhesivo debe presentar una alta resistencia a la fluencia: sin moverse sustancialmente bajo una tensión fija. Además, el adhesivo debe tener buena cohesión al impedir cualquier separación de su lugar de aplicación.
Muchos adhesivos elastoméricos comercialmente disponibles son a base de copolímeros de bloque de estireno. Los adhesivos fabricados de tales copolímeros de bloque se encuentran fácilmente disponibles y se describen en la técnica, por ejemplo, la US 7,015,155 y la US 2005/0181207. Los bloques duros de estireno se aferran sobre el sustrato y mantienen su forma, permitiendo una buena elasticidad. Las prendas de vestir de cuidado personal se almacenan comúnmente en vagones calientes durante el almacenamiento y el transporte. Sin embargo, la elasticidad de los paneles llega a afectarse negativamente cuando se envejece a temperaturas elevadas. Otro inconveniente de los adhesivos elastoméricos basados en estireno es el alto costo de materia prima y suministros limitados.
Se han realizado esfuerzos para disminuir la cantidad de copolímeros de bloque de estireno en los adhesivos elastoméricos. Sin embargo, tales adhesivos requieren grandes cantidades de agentes adherentes y/o plastificantes , que comprometen los desempeños de los adhesivos a altas temperaturas debido a la difusión de especies de bajo peso molecular en el adhesivo. Las especies de bajo peso molecular, con el tiempo, pueden separarse del adhesivo, y este fenómeno se conoce como "escurrimiento" . Adicionalmente , la reducción de copolímero en bloque de estireno en la formulación diluye los beneficios de los
dominios duros estirénicos, comprometiendo así la resistencia a la fluencia del adhesivo.
Acontecimientos recientes en la tecnología de polímeros han permitido una nueva generación de sustratos de película hechos de química de olefina. Los adhesivos a base de olefina se han utilizado normalmente como adhesivos de construcción y núcleo, aunque no como adhesivos elastoméricos , particularmente no como adhesivo de laminante de película estirable debido a que la resistencia a la fluencia es inferior.
La US 2010/0305528 se dirige a adhesivos que comprenden un polímero de etileno a-olefina, un polietileno sustituido con anhídrido de diácido o maleico y un polímero adherente hidrogenado. El polímero de etileno oc-olefina de la referencia antes mencionada se basa en un copolímero de olefina aleatorio con un punto de fusión de alrededor de 68 °C con un punto de fusión de inicio que es 5-10°C más bajo. La referencia describe que los adhesivos hechos con tal polímero tienen un desempeño de fluencia inicial aceptable sin embargo, no menciona el desempeño de fluencia después del envejecimiento a temperaturas de moderadas a altas. De hecho, el desempeño de fluencia cuando envejece a altas temperaturas es deficiente, especialmente cuando la temperatura de envejecimiento se encuentra cerca del punto de fusión del polímero.
La US2011/0021103 se dirige a los adhesivos con un polímero de bloque de olefina y plastificante de bajo peso molecular. Tales adhesivos también conducen a escurrimiento y el desempeño de fluencia deficiente a temperaturas elevadas debido a la difusión de especies de bajo peso molecular. Al igual que la US2010/0305528 , esta referencia describe adhesivos con recuperación de fluencia inicial aceptable, aunque no menciona el desempeño de fluencia después del envejecimiento a temperaturas de moderadas a altas.
La US 2008/0281037 se dirige a un adhesivo a base de interpolímero de etileno/ -olefina. Gran cantidad de plastificante de bajo peso molecular es necesario para formular el adhesivo, lo cual resulta en un adhesivo con resistencia a la fluencia deficiente, la migración del plastificante y escurrimiento.
Sigue existiendo una necesidad en la técnica de adhesivos de fusión en caliente de laminantes elásticos estirables con la cohesión deseable, resistencia a la fluencia después de envejecer a temperatura de moderada a alta y mínimo escurrimiento. La invención actual aborda esta necesidad.
BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
La invención proporciona adhesivos novedosos, métodos para utilizar los adhesivos para unir sustratos
juntos, y artículos de fabricación que comprenden los adhesivos. Se ha descubierto que una adhesivo de laminación de película estirable, que comprende un copolímero de poliolefina catalizada con metaloceno con una densidad mayor o igual a 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100°C, un plastificante que tiene un peso molecular promedio en número mayor que 1000 g/mol, y un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110°C, tiene una alta resistencia a la fluencia y baja migración del plastificante y escurrimiento .
En una modalidad, el adhesivo de laminación de película estirable de la presente invención comprende (a) un copolímero en bloque de olefina que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100 °C, (b) un plastificante con un peso molecular promedio en número mayor que 1000 g/mol, y (c) un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110°C. El adhesivo se encuentra esencialmente libre de cualquier plastificantes con un peso molecular menor que 1000 g/mol.
Otra modalidad del copolímero en bloque de olefina del adhesivo es un comonómero de etileno-octeno .
Otro aspecto de la invención se dirige a un adhesivo de laminación de película estirable que comprende un copolímero en bloque de olefina que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100°C, y
en el que el adhesivo tiene un recuperación de fluencia de más de 60% en el esfuerzo cortante constante de 0.14065 Kg/cm2 (2 psi) a 38°C.
Aún en otro aspecto, la invención se dirige a un artículo fabricado con un adhesivo de laminación de película estirable que comprende (a) copolímero en bloque de olefina que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g cm3 y un punto de fusión mayor que 100°C, (b) un plastificante con un peso molecular promedio en número mayor que 1000 g/mol, y (c) un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110°C.
Aún otro aspecto de la invención se dirige a artículos de fabricación que comprenden los adhesivos descritos en la presente. Los artículos de fabricación abarcados por la invención incluyen artículos desechables para el cuidado personal tales como pañales, toallas sanitarias, almohadillas para incontinencia, almohadillas para cama, toallas femeninas, panti-protectores , almohadillas para carne, y similares.
BREVE COMPENDIO DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es un diagrama que ilustra el panel lateral de una prenda de vestir para el cuidado personal.
La Figura 2 es un diagrama de un laminante elástico estirable.
La Figura 3 es un esquema de los resultados de fluencia y mediciones de la Muestra 1.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Todos los documentos citados en la presente se incorporan en su totalidad para referencia.
El término "componente polimérico" como se usa en la presente, se refiere a un solo (co) polímero o una mezcla de diferentes (co) polímeros producidos por polimerización de catálisis de metalocenos. El componente polimérico incluye copolímero en bloque y/o aleatorio. Los copolímeros son cualesquier polímeros que tienen por lo menos dos monómeros. Los monómeros típicos son etileno, propileno, buteno y octenos. Estos copolímeros típicamente tienen distribuciones de peso molecular estrechas y se encuentran disponibles de diversos fabricantes bajo el nombre comercial Infuse (Dow Chemical) , Engage (Dow Chemical) , Versify (Dow Chemical) , Vistamaxx (Exxon Mobil) , Exact (Exxon Mobil) , Tafmer (Mitsui Petrochemical ) y LMPO (Idemmitsu) .
En una modalidad, el componente polimérico es un copolímero en bloque de olefina (OBC) producido por el proceso de transporte de cadena. OBC tiene bloques de segmentos "duros" (cristalinos altamente rígidos) y "blandos" (amorfos altamente elastoméricos) . Las Patentes de los Estados Unidos Nos. 7,524,911 y WO 2009/029476 describen composiciones adhesivas basadas en OBC. Otras referencias que
describen los OBC y diversas aplicaciones para los OBC incluyen WO 2006/101966, WO 2006/102016, O 2008/005501 y WO 2008/067503.
El componente polimérico preferido tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100 °C. El punto de fusión de un polímero se mide típicamente con una calorimetría de Barrido diferencial (DSC) , como se describe en la publicación de los Estados Unidos 2011/0262747. Alrededor de 3-10 mg de material se pesa y se coloca en una charola de aluminio ligera (alrededor de 50 mg) , y después se cierra por engarce a presión. La muestra se calienta rápidamente a 180°C y se mantiene isotérmica durante 3 minutos. La muestra se enfría entonces a una tasa de enfriamiento de -40°C a 10°C/min y se mantiene a -40°C durante 3 minutos. La muestra se calienta entonces a una tasa de enfriamiento de 150°C a 10°C/min. Basado en el enfriamiento y las segundas curvas de calentamiento, el punto de fusión pico se determinó que era el punto de fusión, medido como el máximo en la tasa de flujo de calor (W/g) con respecto a la línea de base lineal dibujada entre -30°C y el final de la fusión. Los puntos de fusión de los polímeros en la presente se midieron por el método de DSC antes mencionado .
En una modalidad, el polímero es un OBC que comprende un copolímero de etileno y por lo menos un
comonómero seleccionado de alfa-olefinas de C3-i0. En otra modalidad, la OBC comprende un copolímero de propileno y por lo menos un comonómero seleccionado de alfa-olefinas de C2,4-i0. En una modalidad particular, el componente OBC es un comonómero de etileno-octeno . El OBC descrito en lo anterior puede comprarse de Dow bajo el nombre comercial Infuse.
El adhesivo puede comprender además un componente polimérico secundario. El polímero secundario preferido es una poliolefina catalizada con metaloceno, poli-a-olefina amorfa, copolímero en bloque de estireno y mezclas de los mismos . El polímero secundario tiene un índice de fusión mayor que 15, medido de acuerdo con ASTM D1238 con cristalinidad menor que 20%. Las funciones de polímeros secundarios para modificar las propiedades físicas específicas y/o las características de la composición adhesiva a base de OBC, según se desee. Las poliolefinas catalizadas de metaloceno útiles se encuentran disponibles de Dow Chemical Company como la AFFINITY™.
El adhesivo de laminación de película estirable comprende además un plastificante . El plastificante tiene un peso molecular promedio en número mayor que 1000 g/mol . Los plastificantes adecuados incluyen polibutenos, poliisobutileno, ftalatos, benzoatos, ésteres adípicos y similares. Particularmente los plastificantes preferidos incluyen polibutenos y poliisobutilenos , ftalatos tales como
ftalatos de di-iso-undecilo (DIUP) , di-iso-nonilftalato (DINP) , dioctilftalatos (DOP) , aceite mineral, aceites alifáticos, oligómeros de olefinas y polímeros de bajo peso molecular, aceite vegetal, aceites animales, aceite parafínico, aceite nafténico, aceite aromático, éster éter parcial de cadena larga, monoésteres de alquilo, aceites epoxidados, diésteres de dialquilo, diésteres aromáticos, monoéster alquiléter y mezclas de los mismos.
En una modalidad, el plastificante se encuentra presente típicamente en alrededor de 1 a alrededor de 35% en peso, de mayor preferencia de 5 a 30% en peso, basado en el peso total del adhesivo.
El adhesivo de laminación de película estirable comprende además un agente adherente con un punto de ablandamiento de anillo y bola, medido típicamente de acuerdo con ASTM E28-58T, mayor que 110°C.
Las resinas adherentes útiles pueden incluir cualquier resina compatible o mezclas de las mismas, tales como colofonias naturales y modificadas incluyendo, por ejemplo, como goma de colofonia, colofonia de madera, colofonia de aceite de resina, colofonia destilada, colofonia hidrogenada, colofonia dimerizada, resinatos y colofonia polimerizada; ásteres de glicerol y pentaeritritol de colofonias naturales y modificadas, incluyendo, por ejemplo, como el éster de glicerol de palo, colofonia de madera, el
éster de glicerol de colofonia hidrogenada, el éster de glicerol de colofonia polimerizada, el éster de pentaeritritol de colofonia hidrogenada, y el éster de pentaeritritol fenólico modificado; copolímeros y terpolímeros de terpenos naturales, incluyendo, por ejemplo, estireno/terpeno y alfa metil estireno/terpeno; resinas de politerpeno, resinas de terpeno fenólico modificadas y derivados hidrogenados de los mismos que incluyen, por ejemplo, el producto de resina resultante de la condensación, en un medio ácido, de un terpeno bicíclico y un fenol; resinas de hidrocarburos de petróleo alif ticas, resinas de hidrocarburos de petróleo aromáticas y los derivados hidrogenados de los mismos, y resinas de hidrocarburos de petróleo alicíclicas y los derivados hidrogenados de los mismos, que tienen un punto de ablandamiento, como se determina por el método ASTM E28-58T, de más de 110°C. Ejemplos de agentes adherentes alif ticos hidrogenados particularmente adecuados incluyen Eastotac 130R, Escorez 5415 de Exxon Mobil Chemicals, Arkon P115 del Arakawa y Regalite S7125 de Eastman Chemical, y similares. También se incluyen las resinas de C5 cíclicas o acíclicas y las resinas acíclicas o cíclicas modificadas aromáticas. Ejemplos de colofonias comercialmente disponibles y derivados de colofonia que podrían utilizarse para practicar la invención incluyen SYLVALITE RE 110L y SYLVARES RE 115 disponible de
Arizona Chemical; Dertocal 140 de DRT, Limed Rosin No. 1, GB-120 y Pencel C de Arakawa Chemical. Ejemplos de resinas de terpeno fenólico modificadas comercialmente disponible son Sylvares TP 2040 HM y Sylvares TP 300, ambas disponibles de Arizona Chemical.
Los agentes adherentes preferidos son resinas de hidrocarburos sintéticas. Se incluyen hidrocarburos alifáticos o cicloalif ticos , hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos o cicloalifáticos aromáticamente modificados y mezclas de los mismos.
Los ejemplos no limitantes incluyen resinas derivadas de olefinas alifáticas tales como aquellas disponibles de Exxon bajo el nombre comercial y la serie Escorez®. La serie Eastotac de Eastman también es útil en la invención.
También son útiles las resinas de hidrocarburos aromáticos que se derivan de olefina aromática/alifática de C9 y disponible de Sartomer y Cray Valley bajo el nombre comercial Norsolene y de la serie de Rutgers de resinas de hidrocarburos aromáticos TK. Norsolene 1100 es un polímero de hidrocarburo termoplástico de bajo peso molecular disponible comercialmente de Cray Valley.
El alfa metil estireno tal como Kristalex F115, 1120 y 5140 de Eastman Chemicals, serie Sylvares SA con un punto de ablandamiento de anillo y bola mayor que 110°C de
Arizona Chemicals también son útiles como agentes ad erentes en la invención. Las mezclas de dos o más resinas adhesivas descritas pueden requerirse para algunas formulaciones.
En una modalidad, el agente adherente se encuentra presente típicamente en alrededor de 10 a alrededor de 70% en peso, de mayor preferencia hasta alrededor de 65% en peso, basado en el peso total del adhesivo.
Los adhesivos de la invención pueden comprender opcionalmente ceras, aditivos o mezclas de los mismos.
Las ceras adecuadas para su uso en los adhesivos de laminación de película estirable incluyen las ceras de parafina, ceras microcristalinas , ceras de polietileno, ceras de polipropileno, ceras de subproductos de polietileno, ceras de Fischer-Tropsch, ceras de Fischer-Tropsch oxidadas y ceras funcionalizadas tales como ceras de hidroxi estearamida y ceras de amidas grasas. Las ceras de polietileno de bajo peso molecular y de alta densidad, ceras de subproductos de polietileno, y ceras de Fischer-Tropsch se denominan convencionalmente en la técnica como ceras de alto punto de fusión sintética.
Cuando se utiliza, el componente de cera estará presente típicamente en cantidades de hasta alrededor de 20% en peso. La formulación que comprende un componente de cera comprenderá más típicamente desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 5% en peso. Las ceras preferidas tienen una
temperatura de fusión entre 49°C y 121°C, de mayor preferencia entre 66°C y 110°C, y de mayor preferencia entre 82°C y 104°C.
Los adhesivos de la presente invención también pueden contener deseablemente por lo menos un estabilizador y/o por lo menos un antioxidante. Estos compuestos se agregan para proteger el adhesivo de la degradación causada por la reacción con oxígeno inducido por ejemplo, por calor, luz, o catalizador residual, de las materias primas tales como la resina adherente.
Entre los estabilizadores o antioxidantes aplicables incluidos en la presente se encuentran los fenoles impedidos de alto peso molecular y fenoles multifuncionales tales como azufre y fenol que contienen fósforo. Los fenoles impedidos son bien conocidos por aquellos con experiencia en la técnica y pueden caracterizarse como compuestos fenólicos que también contienen radicales estéricamente voluminosos en proximidad cercana al grupo hidroxilo fenólico de los mismos. En particular, los grupos butilo terciario generalmente se sustituyen sobre el anillo de benceno en por lo menos una de las posiciones orto con respecto al grupo hidroxilo fenólico. La presencia de estos radicales sustituidos estéricamente voluminosos en la cercanía del grupo hidroxilo sirve para retardar su frecuencia de estiramiento y correspondientemente, su reactividad; este obstáculo por lo
tanto proporciona al compuesto fenólico sus propiedades estabilizadoras . Los fenoles impedidos representativos incluyen; 1,3, 5-trimetil-2 , 4 , 6-tris- (3 , 5-di-ter-butil-4 -hidroxibencil) -benceno; tetrakis-3- (3 , 5-di-ter-butil-4 -hidroxifenil) -propionato de pentaeritritilo, n-octadecil-3 (3 , 5-di-ter-butil-4-hidroxifenil) -propionato; 4,4' -metilenbis (2 , 6-ter-butil-fenol) ; 4,4' -tio-bis (6-ter-butil-o-cresol) ,· 2, 6-di-terbutilfenol ; 6- (4 -hidroxifenoxi) -2, 4-bis (n-octil-tio) -1, 3, 5-triazina; 3 , 5-di-ter-butil-4 -hidroxi-benzoato de di-n-octiltio) etilo; y sorbitol hexa [3- (3 , 5-di-ter-butil-4-hidroxi-fenil) -propionato] .
Tales antioxidantes se encuentran comercialmente disponibles de Ciba Specialty Chemicals, e incluyen Irganox® 565, 1010, 1076 y 1726 los cuales son fenoles impedidos. Estos son antioxidantes primarios que actúan como depuradores radicales y pueden usarse solos o en combinación con otros antioxidantes tales como antioxidantes de fosfito como Irgafos® 168 disponible de Ciba Specialty Chemicals. Los catalizadores de fosfito se consideran catalizadores secundarios y generalmente no se utilizan solos. Éstos se utilizan principalmente como disgregadores de peróxido. Otros catalizadores disponibles son Cyanox® LTDP disponible de Cytec Industries y Ethanox® 330 disponible de Albemarle Corp. Muchos de tales antioxidantes se encuentran disponibles ya sea para utilizarse solos o en combinación con otros de tales
antioxidantes. Estos compuestos se agregan a las fusiones en caliente en pequeñas cantidades, típicamente menos de alrededor de 10% en peso, y no tienen efecto sobre otras propiedades físicas. Otros compuestos que podrían agregarse que tampoco afectan las propiedades físicas son los pigmentos que dan color, o agentes fluorescentes, por citar sólo un par. Aditivos como estos se conocen por aquellos con experiencia en la técnica.
Dependiendo de los usos finales contemplados de los adhesivos, otros aditivos tales como pigmentos, colorantes y cargas agregados convencionalmente a los adhesivos de fusión en caliente pueden incorporarse en cantidades menores, es decir, hasta de alrededor de 10% en peso, en las formulaciones de la presente invención.
El adhesivo de laminación de película estirable tiene una recuperación de fluencia de más de 60% en el esfuerzo cortante constante de 0.14065 Kg/cm2 (2 psi) a 38°C. El adhesivo de laminación de película estirable tiene adicionalmente un margen de coeficiente de almacenamiento de alrededor de 5xl05 dinas/cm2 a alrededor de 5x10s dinas/cm2 a 40°C.
Las composiciones adhesivas de la presente invención se preparan al mezclar los componentes en una fusión a una temperatura por encima de alrededor de 180°C para formar una mezcla homogénea.
Se conocen en la técnica diversos métodos para mezclar y cualquier método que produzca una mezcla homogénea. La mezcla se enfría entonces y se puede formar en gránulos o bloques para su almacenamiento o envío. Estos adhesivos pre-formados pueden recalentarse entonces para aplicarse sobre sustratos .
La aplicación de fusión en caliente de los adhesivos es bien conocida por alguien con experiencia en la técnica. Los adhesivos de la presente invención se pueden aplicar a un sustrato deseado por cualquier método conocido en la técnica, e incluyen, sin limitación revestimiento con rodillo, pintura, bruñido en seco, revestimiento por inmersión, aspersión, revestimiento por ranura, aspersión ciclónica, impresión (por ejemplo, impresión por chorro de tinta) , flexografía, extrusión, aspersión atomizada, huecograbado (transferencia de la rueda patrón) , electrostática, de deposición de vapor, fibrización y/o serigrafía.
En otra modalidad de la invención, se proporciona un método para unir un sustrato a un sustrato similar o diferente. El método comprende aplicar a por lo menos un primer sustrato un adhesivo fundido de la presente invención, llevar un segundo sustrato en contacto con el adhesivo aplicado al primer sustrato, y permitir que la composición se solidifique, por lo que el primer y segundo sustratos se unen
(
entre sí, en donde el adhesivo de la presente invención comprende de preferencia un (a) copolímero de poliolefina catalizada con metaloceno que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100°C; (b) un plastificante que tiene un peso molecular promedio mayor que 1000 g/mol; y (c) un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110°C. El adhesivo se encuentra esencialmente libre de cualesquier plastificantes con un peso molecular menor que 1000 g/mol. Los sustratos pueden ser iguales o diferentes. Pueden unirse entre sí múltiples sustratos con el adhesivo de laminación de película estirable. Por ejemplo, unos sustratos (12) elásticos se encuentran intercalados entre dos sustratos (11) de película con adhesivos (13) .
"Panel lateral", como se usa en la presente, comprende constituyentes poliméricos tales como, pero no limitado a: poliolefina; polieteréster; poliuretano; poliamida; poliacrilato; o combinaciones de los mismos, incluyendo copolímeros aleatorios, de bloque, o de injerto, tales como copolímeros en bloque de poliéter-b-poliuretano, copolímeros en bloque de poliéter-b-poliuretano, copolímeros en bloque de estireno, y/o copolímeros en bloque de poliéter-b-poliamida. Ejemplos de películas para aplicaciones estirables incluyen laminados elásticos Flexfeel™ para orejas de pañales y paneles laterales y laminados elásticos
transpirables FlexAire™ ambos de Tredegar Film Products y Confi-Fit™, de Fulflex.
Para aquellos compuestos que comprenden un adhesivo de laminación de película estirable, "resistencia a la fluencia" o "valor de resistencia a la fluencia" se refiere a la potencia de sostén de un adhesivo particular. Por ejemplo, si se aplica un adhesivo a ambos lados de un laminante de película de estiramiento, y dos sustratos no tejidos se presionan entonces contra los dos adhesivos para unir al laminante, entonces la resistencia a la fluencia es una medida de la calidad de la unión adhesiva entre los laminantes y los sustratos no tejidos.
Los adhesivos de fusión en caliente de la invención encuentran uso en, por ejemplo, el panel (1) lateral para las prendas de vestir para el cuidado personal. A diferencia de las lengüetas (2) de re-adherencia del pañal, los paneles laterales tienen un área superficial grande y requieren una gran elasticidad unidireccional y resistencia a la deformación .
Se necesitan materiales con una excelente capacidad de estiramiento y elasticidad para fabricar una variedad de artículos de eliminación y duraderos tales como, por ejemplo, almohadillas para incontinencia, pañales desechables, ropa interior de entrenamiento, ropa, ropa interior, ropa deportiva, acabado automotriz, burletes, juntas, y la
tapicería de muebles. La capacidad de estiramiento y la elasticidad son atributos de desempeño que pueden, por ejemplo, funcionar para efectuar un ajuste estrechamente conformado al cuerpo de un usuario o a la estructura de un elemento. Aunque se conocen numerosos materiales para mostrar excelentes propiedades de resistencia a la tensión y elasticidad a temperatura ambiente, a menudo es deseable para los materiales elásticos proporcionar un ajuste de conformación o seguro o durante el uso repetido, las extensiones y retracciones a temperaturas elevadas tales como a temperaturas corporales o en los interiores del automóvil durante los meses de verano. Los adhesivos encuentran un uso particular como adhesivo de laminación de película estirable para su uso en aplicaciones no tejidas tales como pañales para bebés o artículos de incontinencia para adultos.
EJEMPLO
Las muestras listadas en la Tabla 1 se prepararon utilizando técnicas conocidas en el arte. Los componentes de cada muestra de adhesivo se enlistan en las Tablas. Un procedimiento ejemplar implicó colocar aproximadamente la mitad del agente adherente total en una caldera de mezcla con camisa, que se encuentra equipada con rotores, y elevando la temperatura a un intervalo de alrededor de 100°C a 200°C. Cuando el agente adherente se fundió, se inició la agitación
y el resto de los componentes se añadieron hasta que se obtuvo una masa homogénea.
Infuse D9817.15 es un copolímero en bloque de olefina que tiene una densidad de 0.877 g/cc, una temperatura de fusión de DSC pico distinta y bien definida de 120°C, y un índice de fusión de 15 g/10 minutos medido a 190°C, disponible de Dow Chemical.
Affinity GA1900 es un copolímero de etileno/l-octeno que tiene una densidad de 0.870 g/cc, una curva de fusión ancha que tiene una temperatura de fusión de DSC endotérmica máxima de 68 °C, y un Indice de fusión de 1000 g/10 min medido a 190°C, disponible de Dow Chemical.
Engage 8200 es un copolímero de etileno/l-octeno que tiene una densidad de 0.870 g/cc, una curva de fusión ancha que tiene una temperatura de fusión de DSC endotérmica máxima de 59°C, y un índice de fusión de 5 g/10 min medido a 190°C, disponible de Dow Chemical.
Vistamaxx 6202 es un copolímero de propileno/etileno que tiene una densidad de 0.861 g/cc, una curva de fusión ancha que tiene una temperatura de fusión de DSC endotérmica máxima de 94 °C, y un índice de fusión de 20 g/10 minutos medido a 230°C, disponible de ExxonMobil.
Eastotac HI 30 es una resina de hidrocarburo hidrogenado disponible de Eastman Chemical Company con un punto de ablandamiento de 130°C.
Indopol H1500 es un polibuteno con un peso molecular promedio en número de 2200 g/mol disponible de oligómeros INEOS .
Indopol H300 es un polibuteno con peso molecular promedio en número de 1300 g/mol disponible de oligómeros INEOS .
Vistamaxx 2320 es un copolímero de propileno/etileno que tiene una densidad de 0.864 g/cc y un índice de fusión de 200 g/10 min medido a 230°C, disponible de ExxonMobil.
Vestoplast 704 es un poli -a-olefin/propeno amorfo rico que tiene una densidad de 0.87 g/cc y una viscosidad de 2000-3000 mPas a 190°C, disponible de Evonik Industries.
Licocene PP 1302 es un polipropileno de metaloceno que tiene una densidad de 0.87 g/cc y una viscosidad de 200 mPas a 170 °C, disponible de Clariant International Ltd.
Eastotac H100 es una resina de hidrocarburo hidrogenado disponible de Eastman Chemical Company con un punto de ablandamiento de 100°C.
Calsol es un aceite nafténico peso molecular promedio en número de 436 g/mol, disponible de Calumet Lubricante .
Irganox 1010/225 es un antioxidante de fenol impedido, disponible de Ciba Specialty Chemical.
Tabla 1. Muestras
Los adhesivos listados en la Tabla 2 se prepararon de la misma forma como se describe en la US 2011/0021103. Tabla 2. Muestras
La recuperación de fluencia del adhesivo sola (sin ninguno de los sustratos o elástica) se midió por Reómetro de Tensión Controlada AR-2000 en el modo isotérmico (38°C) utilizando una geometría de placas paralelas. Una vez que la muestra se equilibró a 38°C, se aplicó una fuerza de cizalla controlada a la muestra a través de la placa superior. El desplazamiento angular se registró como una función de tiempo para el análisis de datos, y la recuperación de la fluencia se calculó por la siguiente ecuación.
% de Recuperación de fluencia = [1 - deformación no recuperada] x 100% deformación máxima
Se midió la viscosidad a 300°F (150°C) utilizando un viscosímetro Brookfield estándar, husillo 27.
Desempeño Dinámico Mecánico del adhesivo de fusión en caliente se analizó por un Analizador Mecánico Dinámico Rheometrics (Modelo RDA III) para obtener los módulos de almacenamiento (o elástica) (G' ) y de pérdida (G") contra la temperatura. El instrumento se controló por el software TA Orchestrator versión 7.2.0.2, con placas paralelas de 7.9 mm de diámetro y separadas por un espacio de alrededor de 2 mm.
La muestra de adhesivo se cargó y después se enfrió a alrededor de -30°C, y se inició el programa de tiempo. El programa de prueba incrementó la temperatura a intervalos de 5°C seguido de un tiempo de remojo a cada temperatura durante 10 segundos . El horno de convección que contiene la muestra se lava por descarga continuamente con nitrógeno. Se mantuvo la frecuencia a 10 rad/s. La deformación inicial al comienzo de la prueba fue de 0.05% (en el borde exterior de las placas) . Una opción de autodeformación en el software se utilizó para mantener un par de torsión que se puede medir con precisión a lo largo de la prueba. La opción se configura de tal manera que la deformación máxima aplicada permitida por el software fue de 30%. El programa de autodeformación ajusta la deformación en cada incremento de temperatura, si se certifica, utilizando el siguiente procedimiento. El almacenamiento de cizalla o el coeficiente elástico (G' ) y el coeficiente de pérdida de cizalla (G") se calcularon por el software a partir de los datos de par de torsión y deformación. La temperatura de reticulación se mide como el punto en donde tan5 = 1, donde el coeficiente (G' ) de almacenamiento (o elástico) y el coeficiente (G" ) de pérdida de cizalla cruza sobre los ejes de la misma escala en un esquema de log-log de una exploración de temperatura.
El flujo del cubo se probó (1) vertiendo una muestra fundida en un molde de liberación para formar un cubo
1", (2) equilibrar a 25°C durante 24 horas, (3) retirar el cubo de adhesivo del molde de liberación, (4) colocar el cubo en un papel de gráfica de 1.613 cm2 (0.25 pulgadas cuadradas) , y (5) colocar el cubo de papel entero en un horno controlado a 60 °C durante 24 horas. Existe un total de 16 cuadros (0.635 x 0.635 cm (0.25 x 0.25 pulgadas)) para cubrir el área del cubo de 2.54 x 2.54 cm (1 x 1 pulgadas). El cubo se retira entonces del horno y el número de cuadrados cubiertos por la mancha, lo que representa la migración de las especies de bajo peso molecular, se registró a la izquierda bajo la muestra de adhesivo.
La retención de la forma y las mediciones de flujo se calcularon a partir de la prueba de flujo de cubo. El flujo porcentual (o retención de la forma) se calculó utilizando la siguiente ecuación:
% flujo = (Área Final - Área inicial) /Área Inicial [2]
Se calculó el escurrimiento a partir de la prueba de flujo de cubo utilizando la siguiente ecuación:
% de escurrimiento = (# de cuadrados teñidos) /(# de cuadros totales = 16) x 100 [3]
Se formuló el adhesivo de la muestra 1 con un copolímero de poliolefina catalizada con metaloceno que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100°C, un plastificante con un peso molecular mayor que 1,300 g/mol . La recuperación de la
fluencia promedió 83% y la prueba de cubo fue 0 indicando que no existió migración de especies de bajo peso molecular.
Para la muestra Cl, un plastificante de bajo peso molecular remplazó el plastificante del Ejemplo 1. La recuperación de la fluencia de la muestra Cl es significativamente menor que la Muestra 1. También, se confirmó la migración significativa de las especies de bajo peso molecular por los resultados de la prueba de cubo/escurrimiento .
Para la Muestra C2, un copolímero de poliolefina catalizada con metaloceno con una temperatura de fusión de 107°C se utiliza en el adhesivo. El uso de Vistamaxx 6202 no resultó en la recuperación de fluencia y el margen de viscosidad que no es adecuado para la procesabilidad (aplicación) a 150°C (300°F) .
Una poliolefina catalizada con metaloceno con una temperatura de fusión de 59°C se utiliza en la Muestra C3. Aunque la recuperación de fluencia es aceptable, se observó que el adhesivo tuvo una migración significativa de las especies de bajo peso molecular como se indica por los resultados de la prueba de cubo y de escurrimiento . También, la viscosidad en este adhesivo no es adecuada para procesabilidad a 150°C (300°F) .
La Figura 3 es una curva de la deformación (desplazamiento angular) como una función del tiempo para la
Muestra l y la Muestra C3, como se mide en el Analizador Mecánico Dinámico Rheometrics (método descrito en lo anterior) . Tiempo de 0-20 minutos de la curva ilustra la elasticidad de los adhesivos y el tiempo de 20-40 minutos ilustra la recuperación del adhesivo después de que se liberó la fuerza de cizalla. La deformación en el tiempo de 20-40 minutos demuestra la recuperabilidad de la muestra cuando se calcula por la ecuación [1] de recuperación de fluencia. La recuperación de fluencia es una función de ambos de la deformación máxima lograda por la muestra bajo condiciones de tensión de 0.14065 Kg/cm2 (2 psi) , así como también de la deformación residual final después de que se elimina la tensión de 0.14065 Kg/cm2 (2 psi) como se ve en la Figura 3. La Muestra 1 tiene un valor de recuperación de fluencia AR de 83% y la muestra C3 tiene una recuperación de 75%.
Para la Muestra C4 , se añadió un polímero de alto flujo de alta fusión (Affinity 1900) a la Muestra C3 con alta fusión para disminuir la viscosidad del adhesivo. Aunque la viscosidad del adhesivo disminuye, la recuperación de fluencia y el flujo de cubo del adhesivo fueron afectados negativamente .
La Muestra C5 ilustra que el uso de un agente adherente de bajo punto de ablandamiento resulta en una recuperación de fluencia aceptable aunque la prueba de cubo indica la migración de las especies de bajo peso molecular.
Las muestras C6, C7, C8 y C9 se formularon con un copolímero de poliolefina catalizada con metaloceno que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un punto de fusión mayor que 100°C (Infuse 9817) aunque con un plastificante de bajo peso molecular (Calsol, Mw: 436 g/mol) y polímeros adicionales y ceras tales como Vestoplast 704, Affinity 1900, Licocene PP1302 y Vistamaxx 2320, respectivamente. La recuperación de la fluencia para C6, C7 y C9 promedió de 63 a 82%, sin embargo, la prueba de cubo y de escurrimiento confirmaron que ocurre la migración significativa de las especies de bajo peso molecular (plastificante de bajo peso molecular) , y por lo tanto, compromete el desempeño del artículo desechable cuando envejece y/o se almacena a temperaturas moderadas, tales como 60 °C. La Muestra C8 no tiene la recuperación de fluencia requerida para utilizarse en aplicaciones de laminación estirables .
Se formó un laminante de película de tres capas tal como se establece en la Figura 2 (película flexible intercalada entre dos capas no tejidas). Se revistió el adhesivo de la Muestra 1 a 160°C y 175°C con un revestidor de ranura, con un nivel de revestimiento objetivo de alrededor de 6.5 gsm (gramos por metro cuadrado) por lado. Se midieron y se reportaron en la Tabla 2 las resistencias al desprendimiento iniciales y envejecidas de los laminantes de película.
La resistencia al desprendimiento de la Muestra 1 se informa en la Tabla 3. La resistencia al desprendimiento es la carga promedio por unidad de anchura de la línea de unión requerida para materiales unidos separados, donde el ángulo de separación es de 180 grados. La resistencia al desprendimiento se midió tirando de la laminación de la película (Trilaminación: no tejida/adhesiva/película estirable/adhesiva/no tejida) bajo el modo de tracción a 300 mm/min. Un extremo de la muestra se sujetó en una mordaza fija y el otro extremo se sujetó a la móvil.
Tabla 3 : Resultados de la resistencia al desprendimiento
Como se muestra en la Tabla 3, la resistencia al
desprendimiento del adhesivo se mantiene en los niveles iniciales con el tiempo y en condiciones de envejecimiento.
Muchas modificaciones y variaciones de esta invención pueden hacerse sin apartarse de su espíritu y alcance, como será evidente para aquellos con experiencia en la técnica. Las modalidades específicas descritas en la presente se ofrecen sólo a modo de ejemplo, y la invención se limitará sólo por los términos de las reivindicaciones anexas, junto con el alcance completo de los equivalentes a los que tales reivindicaciones tienen derecho.
Claims (10)
1. Un adhesivo de laminación de película estirable que comprende : a) copolímero de poliolefina catalizada con metaloceno que tiene una densidad mayor o igual que 0.870g/cm3 y un el punto de fusión pico mayor que 100°C; b) un plastificante que tiene un peso molecular promedio en número mayor que 1000 g/mol; y c) un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110 °C; en donde el adhesivo se encuentra esencialmente libre de plastificantes con un peso molecular menor que 1000 g/mol .
2. El adhesivo de laminación de película estirable de la reivindicación 1, en donde el copolímero comprende un comonómero base de etileno o propileno.
3. El adhesivo de laminación de película estirable de la reivindicación 2, en donde el comonómero base de etileno o propileno es un comonómero de etileno-octeno y mezclas de los mismos.
4. El adhesivo de laminación de película estirable de la reivindicación 1, en donde el plastificante es un polibuteno con un peso molecular mayor que 1,300 g/mol.
5. Un adhesivo de laminación de película estirable que comprende un polímero de poliolefina catalizada con metaloceno que tiene una densidad mayor o igual que 0.870 g cm3 y un punto de fusión pico mayor que 100°C, y en donde el adhesivo tiene una recuperación de fluencia de más de 60% en el esfuerzo cortante constante de 0.14065 Kg/cm2 (2 psi) a 38°C.
6. El adhesivo de laminación de película estirable de la reivindicación 5, en donde el adhesivo tiene una recuperación de fluencia de más de 80% en el esfuerzo cortante constante de 0.14065 Kg/cm2 (2 psi) a 38°C.
7. El adhesivo de laminación de película estirable de la reivindicación 5, que además comprende un plastificante con un peso molecular mayor que 1300 g/mol, y/o un agente adherente con un punto de ablandamiento mayor que 110°C
8. Un artículo que comprende el adhesivo de la reivindicación 1.
9. El artículo de la reivindicación 8, el cual es un pañal, toalla sanitaria u otros artículos higiénicos.
10. Una película multicapa que comprende el adhesivo de la reivindicación 5.
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