ES2683721T3 - Dispersión de adhesivo de contacto que contiene polímeros con grupos ureido o grupos análogos a ureido y con grupos glicidilo - Google Patents
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Abstract
Dispersión de adhesivo de contacto que contiene al menos un polímero P1 dispersado en agua que se forma por polimerización en emulsión de una mezcla de monómeros, que contiene (a) al menos el 60 % en peso de al menos un (met)acrilato de alquilo C4 a C20 que, cuando se polimeriza como un homopolímero presenta una temperatura de transición vítrea de -30 ºC o menos, (b) al menos el 0,05 % en peso de al menos un monómero de (met)acrilato con un sustituyente de la fórmula donde X representa CH2, O, NH o NR y R representa un grupo alquilo C1 a C4, (c) al menos el 0,1 % en peso de al menos un monómero de ácido, y donde alternativamente la mezcla de monómeros contiene al menos el 0,05 % en peso de (met)acrilato de glicidilo y/o donde la dispersión de adhesivo de contacto contiene al menos un polímero P2 adicional diferente del polímero P1, que presenta grupos glicidilo, basándose los datos de las cantidades de monómero en cada caso en la suma de todos los monómeros.
Description
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DESCRIPCION
Dispersion de adhesivo de contacto que contiene poKmeros con grupos ureido o grupos analogos a ureido y con grupos glicidilo
La invencion se refiere a una dispersion de adhesivo de contacto que contiene un polfmero P1 dispersado en agua formado por polimerizacion en emulsion formado a partir de una mezcla de monomeros que contiene (met)acrilatos de alquilo C4 a C20 definidos, monomeros de (met)acrilato definidos con grupos ureido o sustituyentes analogos de ureido, monomeros de acido, y opcionalmente monomeros adicionales, conteniendo la mezcla de monomeros alternativamente ademas (met)acrilato de glicidilo y/o la dispersion de adhesivo de contacto al menos un polfmero P2 adicional que presenta grupos glicidilo.
En el caso de los adhesivos de contacto se desea no solo una buena adherencia al sustrato (adhesion), sino tambien una resistencia interna suficiente dentro de la capa de adhesivo (cohesion). En el caso de la adhesion y la cohesion se trata de propiedades de rendimiento divergentes. Medidas que producen una mejora de la adhesion generalmente conducen al mismo tiempo a un deterioro de la cohesion y viceversa. Muchos adhesivos de contacto, aunque tienen cohesion suficiente a temperatura ambiente, no la tienen a temperaturas elevadas. Sin embargo, en muchas aplicaciones, particularmente en cintas adhesivas para la fijacion de componentes, por ejemplo, en el sector del automovil o el sector de la construccion, se desea una alta cohesion, incluso a temperaturas mas altas, sin que se perjudique demasiado la adhesion.
En los documentos WO 01/54896 y EP 822206 se describen adhesivos de contacto que contienen polfmeros que son obtenibles por polimerizacion en emulsion y se preparan a partir de, entre otros, monomeros (met)acnlicos con un grupo ureido. En comparacion con los polfmeros sin grupos ureido, estos polfmeros conducen a una resistencia al cizallamiento (cohesion) mejorada y a una adhesion mejorada incluso a temperaturas elevadas. Se desea, sin embargo, mejorar mas la estabilidad termica de productos adhesivos basados en polfmeros de acrilato. Aunque en el documento EP 710680 tambien se describen dispersiones acuosas de polfmero que se preparan, entre otras cosas, a partir de monomeros (met)acnlicos con un grupo ureido, no se trata de adhesivos de contacto. En el documento JP 2005-120164 A se describe un polfmero para una composicion de recubrimiento antioxidante, estando formado el polimero, entre otras cosas, por un monomero con grupos glicidilo. En el documento DE 4439457 A1 se describe una dispersion acuosa de polfmero que contiene un polfmero dispersado y un compuesto de polialdehfdo, preparandose en dos etapas el polfmero y presentando grupos ureido. En el documento CN 101875828 A y en el documento DE 10342616 A1 se describen respectivamente el uso de monomeros que presentan grupos glicidilo para la preparacion de polfmeros para su uso en composiciones de adhesivo de contacto definidas.
Era un objeto de la presente invencion mejorar mas las propiedades adhesivas de adhesivos de contacto, particularmente para cintas adhesivas para la fijacion de componentes, y para lograr una estabilidad a la temperatura incluso mejor de las propiedades adhesivas. Los adhesivos de contacto deberan presentar particularmente una buena cohesion, incluso a temperaturas elevadas, no siendo la adhesion alterada muy gravemente, o siendo incluso aumentada. Por consiguiente, se encontraron las dispersiones de adhesivo de contacto descritas a continuacion con mas detalle.
Es objeto de la invencion una dispersion de adhesivo de contacto que contiene al menos un polfmero P1 dispersado en agua que se forma por polimerizacion en emulsion de una mezcla de monomeros que contiene
(a) al menos 60 % en peso de al menos un (met)acrilato de alquilo C4 a C20 que, cuando se polimeriza como
un homopolfmero, presenta una temperatura de transicion vttrea de -30 °C o menos, preferentemente -40 °C o
menos,
(b) al menos 0,05 % en peso de al menos un monomero de (met)acrilato con un sustituyente de la formula
O
donde X representa CH2, O, NH o NR y R representa un grupo alquilo C1 a C4,
(c) al menos 0,1 % en peso de al menos un monomero de acido,
y donde alternativamente la mezcla de monomeros contiene al menos 0,05 % en peso de (met)acrilato de glicidilo y/o
donde la dispersion de adhesivo de contacto contiene al menos un polfmero P2 adicional diferente del polfmero P1, que presenta grupos glicidilo,
basandose los datos de las cantidades de monomero en cada caso en la suma de todos los monomeros. La dispersion de adhesivos de contacto segun la invencion contiene como constituyente esencial un polfmero que se prepara por polimerizacion en emulsion; en el caso del polfmero disperso se trata, por tanto, de un polfmero en emulsion.
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A continuation, el termino (met)acrilato y terminos similares se usan como notation abreviada para "acrilato o metacrilato".
Un adhesivo de contacto es un adhesivo viscoelastico cuya peflcula fraguada a temperatura ambiente (20 °C) en el estado seco permanece permanentemente pegajosa y adhesiva. El pegado a sustratos se realiza instantaneamente por presion suavemente aplicada. Una dispersion de adhesivo de contacto es una composition que contiene un poflmero dispersado en agua o en medio acuoso con propiedades de adhesivo de contacto.
El poflmero P1 se prepara a partir de un primer tipo de monomero (a). El tipo de monomero tipo (a) esta contenido hasta al menos el 60 % en peso, por ejemplo, desde el 60 hasta el 95 % en peso, basado en la cantidad total de los monomeros usados para la preparation del poflmero P1. Los monomeros (a) se seleccionan de (met)acrilatos de alquilo C4 a C20 que, cuando se polimerizan como homopoflmeros, tienen una temperatura de transition vrtrea de - 30 °C o menos o -40 °C o menos, preferentemente de -45 °C o menos. La temperatura de transicion vrtrea se puede determinar por metodos conocidos, por ejemplo, calorimetria diferencial de barrido (vease, por ejemplo, ASTM 3418/82, la denominada "midpoint temperature"). Como monomeros (a) se prefieren acrilatos de alquilo C4 a C10 y metacrilatos de alquilo C4 a C10, particularmente acrilatos y metacrilatos de alquilo C4 a C8. Se prefieren muy especialmente acrilato de n-butilo, acrilato de n-hexilo, acrilato de octilo y acrilato de 2-etilhexilo, o tambien butadieno, asi como mezclas de estos monomeros.
El poflmero P1 se prepara a partir de un segundo tipo de monomero (b). El tipo de monomero (b) esta contenido hasta al menos el 0,05 % en peso, por ejemplo, desde el 0,1 hasta el 5 % en peso, preferentemente mas del 1 % en peso, por ejemplo, desde el 1,5 hasta el 5 % en peso, basado en la cantidad total de los monomeros usados para la preparacion del poflmero P1.
El tipo de monomero (b) es un monomero de (met)acrilato con un sustituyente de la formula
O
donde X representa CH2, O, NH o NR y R representa un grupo alquilo C1 a C4, y la flecha en el atomo de N significa el sitio de enlace del sustituyente al monomero de (met)acrilato. En caso de que X sea igual a NH o NR, se trata de un monomero con un grupo ureido. En caso de que X sea igual a O o CH2, los monomeros se designan monomeros con un grupo analogo a ureido.
Los monomeros (b) son, por ejemplo, los de la formula
donde X tiene el significado especificado anteriormente, R representa hidrogeno o metilo, y A representa un grupo de enlace divalente, preferentemente un grupo alquilo C1 a C10 o un grupo alquilo C2 a C4. Se prefieren muy especialmente (met)acrilatos de ureidoalquilo con 1 a 10 atomos de C, preferentemente 2 a 4 atomos de C, en el grupo alquilo, particularmente metacrilato de ureidoetilo (UMA).
El poflmero P1 se forma hasta al menos el 0,1 % en peso, preferentemente en cantidades desde el 0,1 hasta el 5 %, con especial preferencia desde el 0,2 hasta el 4, muy especialmente preferido desde el 0,5 hasta el 3 %, en peso, basado en la cantidad total de monomeros del poflmero P1, de monomeros de acido. Los monomeros de acido son monomeros etilenicamente insaturados, polimerizables por radicales, que presentan al menos un grupo acido. Los monomeros de acido son, por ejemplo, acidos carboxflicos etilenicamente insaturados, acidos sulfonicos etilenicamente insaturados y acido vinilfosfonico. Como acidos carboxflicos etilenicamente insaturados se usan preferentemente acidos monocarboxflicos y dicarboxflicos alfa,beta-monoetilenicamente insaturados que presentan 3 a 6 atomos de C en la molecula. Ejemplos de estos son acido acrflico, acido metacrflico, acido itaconico, acido maleico, acido fumarico, acido crotonico, acido vinilacetico y acido vinil-lactico. Como acidos sulfonicos etilenicamente insaturados son adecuados acido vinilsulfonico, acido estirenosulfonico, acido acrilamidometilpropanosulfonico, acrilato de sulfopropilo y metacrilato de sulfopropilo. Se prefieren acido acrflico y acido metacrflico y su mezcla, se prefiere especialmente acido acrflico.
La mezcla de monomeros para la formation del poflmero P1 puede contener opcionalmente monomeros (d) adicionales diferentes de los monomeros (a)-(c); es decir, los monomeros (d) son monomeros que cuando se polimerizan como homopoflmeros, presentan una temperatura de transicion vrtrea superior a -30 °C, particularmente superior a -20 °C, superior a 0 °C o superior a 20 °C. Bajo estas condiciones, los monomeros (d) se pueden seleccionar de (met)acrilatos de alquilo C1 a C20 diferentes de los monomeros (a), (met)acrilatos de hidroxialquilo
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C1 a C20, esteres vimlicos de acidos carbox^licos que contienen hasta 20 atomos de C, compuestos aromaticos de vinilo con hasta 20 atomos de C, nitrilos etilenicamente insaturados, haluros de vinilo, vinil eteres de alcoholes que contienen 1 a 10 atomos de C, hidrocarburos alifaticos con 2 a 8 atomos de C y uno o dos dobles enlaces, o mezclas de estos monomeros. Los monomeros (d) se usan preferentemente en cantidades desde el 1 hasta el 40 % en peso, particularmente desde el 2 hasta el 30 % en peso, basado en la cantidad total de monomeros del polfmero P1. Son de mencionar, por ejemplo, esteres alqmlicos de acido (met)acnlico con un resto alquilo C1-C10, como metacrilato de metilo, acrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo. Esteres vimlicos de acidos carboxflicos con 1 a 20 atomos de C son, por ejemplo, laurato de vinilo, estearato de vinilo, propionato de vinilo, esteres vimlicos de acido versatico y acetato de vinilo. Como compuestos aromaticos de vinilo se consideran viniltolueno, alfa- y para-metilestireno, alfa-butilestireno, 4-n-butilestireno, 4-n-decilestireno y, preferentemente, estireno. Ejemplos de nitrilos son acrilonitrilo y metacrilonitrilo. Los haluros de vinilo son compuestos etilenicamente insaturados sustituidos con cloro, fluor o bromo, preferentemente cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno. Como vinil eteres son de mencionar, por ejemplo, vinil metil eter o vinil isobutil eter. Se prefieren vinil eteres de alcoholes que contienen 1 a 4 atomos de C. Como hidrocarburos con 2 a 8 atomos de C y uno o dos dobles enlaces olefrnicos son de mencionar etileno, propileno, isopreno y cloropreno. Como monomeros adicionales se prefieren especialmente acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, estireno, (met)acrilatos de hidroxialquilo C1-C10 y (met)acrilamida, asf como mezclas de estos monomeros. En una realizacion se usan 0-5% en peso, preferentemente 0,05 al 5% en peso, de (met)acrilatos de hidroxialquilo C1-C10.
La dispersion de adhesivo de contacto de la invencion contiene al menos un polfmero que se forma, entre otras cosas, a partir de al menos un monomero con al menos un grupo glicidilo. En una realizacion de la invencion, el polfmero P1 se forma a partir de al menos un monomero (e) con al menos un grupo glicidilo. En otra realizacion de la invencion se trata una mezcla de polfmeros de al menos un polfmero P1 y al menos un polfmero P2, no estando formado el polfmero P1 a partir de monomeros (e), y estando formado el polfmero P2 a partir de al menos un monomero (e) y opcionalmente monomeros adicionales, pero no de monomeros del tipo (b). Tambien es posible, por supuesto, una mezcla de polfmeros de los polfmeros P1 y P2 donde tanto P1 como P2 se forman a partir de monomeros (e).
Monomeros (e) preferidos con grupo glicidilo son (met)acrilato de glicidilo ((met)acrilato de 2,3-epoxipropilo). Se prefiere especialmente metacrilato de glicidilo (GMA). Si el monomero (e) es parte de la mezcla de monomeros para la formacion del polfmero P1, entonces esta presente preferentemente en una cantidad desde el 0,1 hasta el 5 % en peso, particularmente desde el 0,5 hasta el 3 % en peso, basado en la cantidad total de monomeros del polfmero P1. Si el monomero (e) es un constituyente de la mezcla de monomeros para la formacion del polfmero P2, esta presente preferentemente en una cantidad desde el 1 hasta el 20 % en peso, particularmente desde el 5 hasta el 15 % en peso, basado en la cantidad total de monomeros del polfmero P2.
Un polfmero P1 preferido se sintetiza, por ejemplo, del siguiente modo a partir de:
60 al 95 % en peso de los monomeros (a)
0,1 al 5 % en peso de los monomeros (b)
0,1 al 5 % en peso de los monomeros de acido (c)
2 al 30 % en peso de los monomeros adicionales (d) y 0,1 al 5 % en peso de (met)acrilato de glicidilo.
Un polfmero P1 particularmente preferido se sintetiza, por ejemplo, del siguiente modo a partir de:
75 al 90 % en peso de los monomeros (a)
0,5 al 3 % en peso de los monomeros (b)
0,5 al 2 % en peso de los monomeros de acido (c)
2 al 20 % en peso de los monomeros adicionales (d) y 0,5 al 3 % en peso de (met)acrilato de glicidilo.
La temperatura de transicion vttrea del polfmero P1 asciende preferentemente a -60 a 0 °C, con especial preferencia a -60 a -10 °C, y muy especialmente preferido a -60 a -20 °C.
La temperatura de transicion vftrea se puede determinar por metodos habituales tales como calorimetna diferencial de barrido (ASTM 3418/82, la denominada "midpoint temperature").
Un polfmero P2 preferido se sintetiza, por ejemplo, del siguiente modo a partir de:
80 al 99 % en peso de los monomeros (a) y (d)
0,1 al 5 % en peso de los monomeros de acido (c)
1 al 20 % en peso de (met)acrilato de glicidilo.
En una realizacion de la invencion, el polfmero P2 se forma por polimerizacion de un mezcla de monomeros que contiene los monomeros (a), los monomeros (c), (met)acrilato de glicidilo y opcionalmente los monomeros (d), en las cantidades especificadas para el polfmero P1.
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La relacion de peso del monomero (b) (por ejemplo, UMA) con respecto a la cantidad del monomero (e) (por ejemplo, GMA), o con respecto a la suma de los monomeros (e) usados para P1 y P2, se encuentra preferentemente en 0,1 a 10, con especial preferencia en 0,2 a 5.
La preparacion de los polfmeros P1 y P2 se puede realizar por polimerizacion en emulsion, entonces se trata de polfmeros de emulsion, siendo polimerizados en agua los monomeros etilenicamente insaturados, polimerizables por radicales, anteriormente mencionados por polimerizacion en emulsion iniciada por radicales. Con el fin de soportar la dispersion de los monomeros en el medio acuoso, se pueden usar los coloides protectores y/o emulsionantes comunmente usados como dispersantes.
Una amplia descripcion de coloides protectores adecuados se encuentra en Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, volumen XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, paginas 411 a 420. Como emulsionantes se consideran sustancias tensioactivas tanto anionicas, cationicas como no ionicas, cuyo peso molecular medio numerico normalmente se encuentra por debajo de 2000 g/mol o preferentemente por debajo de 1500 g/mol, mientras que el peso molecular medio numerico de los coloides protectores se encuentra por encima de 2000 g/mol, por ejemplo desde 2000 hasta 100000 g/mol, particularmente desde 5000 hasta 50000 g/mol. Como sustancias tensioactivas se usan preferiblemente emulsionantes anionicos y no ionicos. Los emulsionantes adecuados son, por ejemplo, alcoholes grasos C8 a C36 etoxilados con un grado de etoxilacion de 3 a 50, mono-, di-, y tri-alquil C4 a C-^-fenoles etoxilados con un grado de etoxilacion de 3 a 50, sales de metales alcalinos de esteres dialqmlicos de acido sulfosuccmico, sales de metales alcalinos y de amonio de sulfatos de alquilo C8 a C12, sales de metales alcalinos y de amonio de acidos alquil C12 a C18-sulfonicos, y sales de metales alcalinos y de amonio de acidos alquil Cg a C18-arilsulfonicos. Los emulsionantes cationicos son, por ejemplo, compuestos con al menos un grupo amino o amonio y al menos un grupo alquilo C8-C22. En caso de que se usen emulsionantes y/o coloides protectores como coadyuvantes para la dispersion de los monomeros, las cantidades usadas ascienden, por ejemplo, del 0,1 al 5% en peso, basado en los monomeros. Nombres comerciales de emulsionantes son, por ejemplo, Dowfax®2 A1, Emulan® NP 50, Dextrol® OC 50, Emulgator 825, Emulgator 825 S, Emulan® OG, Texapon® NSO, Nekanil® 904 S, Lumiten® I-RA, Lumiten E 3065, Disponil FES 77, Lutensol A 18, Steinapol VSL, Emulphor NPS 25. La sustancia tensioactiva se usa normalmente en cantidades desde el 0,1 hasta el 10 % en peso, basado en los monomeros que se van a polimerizar.
En la polimerizacion en emulsion es usan habitualmente iniciadores solubles en agua para la polimerizacion por radicales de los monomeros. Los iniciadores solubles en agua para la polimerizacion en emulsion son, por ejemplo, sales de amonio y de metales alcalinos de acido peroxidisulfurico, por ejemplo, peroxodisulfato de sodio, peroxido de hidrogeno o peroxidos organicos, por ejemplo, hidroperoxido de terc-butilo. Tambien son adecuados los denominados sistemas iniciadores de la reduccion-oxidacion (red-ox). Los sistemas iniciadores de red-ox consisten en al menos un agente reductor, normalmente inorganico, y un agente de oxidacion inorganico u organico. En el caso del componente oxidante se trata, por ejemplo, de los iniciadores de la polimerizacion en emulsion ya anteriormente mencionados. En el caso de los componentes reductores se trata, por ejemplo, de sales de metales alcalinos de acido sulfuroso, como, por ejemplo sulfito de sodio, hidrogenosulfito de sodio, sales alcalinas de acido disulfuroso como disulfito de sodio, compuestos de adicion de bisulfito de aldehudos y cetonas alifaticos, como bisulfito de acetona, o agentes reductores como acido hidroximetanosulfmico y sus sales, o acido ascorbico. Los sistemas iniciadores de re-dox se pueden usar junto con compuestos metalicos solubles cuyo componente metalico puede existir en varios estados de valencia. Los sistemas iniciadores de red-ox habituales son, por ejemplo, acido ascorbico/sulfato de hierro (II)/peroxidisulfato de sodio, hidroperoxido de terc-butilo/disulfito de sodio, hidroperoxido de terc-butilo/acido hidroximetanosulfmico de Na. Los componentes individuales, por ejemplo, los componentes reductores, pueden ser tambien mezclas, por ejemplo, una mezcla de la sal de sodio de acido hidroximetanosulfmico y disulfito de sodio. Los compuestos mencionados se usan normalmente en forma de soluciones acuosas, siendo la concentracion mas baja determinada por la cantidad de agua que es aceptable en la dispersion y la concentracion mas alta por la solubilidad del compuesto respectivo en agua. En terminos generales, la concentracion asciende del 0,1 al 30 % en peso, preferentemente 0,5 al 20 % en peso, con especial preferencia 1,0 al 10 % en peso, basado en la solucion. La cantidad de iniciadores asciende generalmente al 0,1 al 10 % en peso, preferentemente 0,5 al 5 % en peso, basado en los monomeros que se van a polimerizar. Tambien pueden encontrar uso varios iniciadores diferentes en la polimerizacion en emulsion.
En la polimerizacion tambien se pueden usar reguladores de la polimerizacion, abreviados como reguladores. Los reguladores provocan una reaccion de terminacion de cadenas y asf reducen el peso molar del polfmero. Los reguladores se unen al polfmero, generalmente al extremo de cadena. La cantidad de regulador puede ascender particularmente a 0,05 a 4 partes en peso, con especial preferencia a 0,05 a 0,8 partes en peso y muy especialmente preferido a 0,1 a 0,6 partes en peso, basado en 100 partes en peso de los monomeros que se van a polimerizar. Reguladores adecuados son, particularmente, compuestos con un grupo mercapto como terc-butil- mercaptano, tioglicolato de etilo, mercaptoetinol, mercaptopropiltrimetoxisilano o terc-dodecil-mercaptano. En el caso de los reguladores se trata generalmente de compuestos de bajo peso molecular con un peso molar inferior a 2000, particularmente inferior a 1000 g/mol.
La polimerizacion en emulsion tiene lugar en general a 30 a 130, preferentemente 50 a 90 °C El medio de polimerizacion puede estar constituido tanto solo de agua, como tambien de mezclas de agua y lfquidos miscibles con agua como metanol, etanol o tetrahidrofurano. Se usa preferentemente agua.
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La alimentacion de monomero se puede realizar como proceso discontinuo, continuamente o en etapas. El proceso de alimentacion se puede llevar a cabo en un modo de proceder escalonado o en gradiente. Se prefiere el proceso de alimentacion en el que se dispone una parte del lote de polimerizacion, se calienta hasta la temperatura de polimerizacion, se polimeriza y finalmente el resto del lote de polimerizacion, normalmente mediante varias alimentaciones espacialmente separadas, de las que una o varias contienen los monomeros en forma pura o emulsionada, se suministra a la zona de polimerizacion continuamente, en etapas o con superposicion de un gradiente de concentracion con mantenimiento de la polimerizacion. En la polimerizacion tambien se puede disponer una semilla de polfmero , por ejemplo, para establecer mejor el tamano de partfculas.
El modo en el que el iniciador se anade al recipiente de polimerizacion en el transcurso de la polimerizacion en emulsion acuosa por radicales se conoce por el experto habitual en la materia. Se puede disponer alternativamente en su totalidad en el recipiente de polimerizacion, como tambien usarse continuamente o en etapas a medida que se consuma en el transcurso de la polimerizacion en emulsion acuosa por radicales. En cada caso individual, esto dependera de la naturaleza qmmica del sistema iniciador, como tambien de la temperatura de polimerizacion. Se dispone preferiblemente una parte y el resto se suministra a la zona de polimerizacion a medida que se consuma. Si se usa un regulador del peso molecular, el regulador tambien se puede disponer parcialmente, se anade completa o parcialmente durante la polimerizacion o hacia el final de la polimerizacion.
Para un alto rendimiento espacio/tiempo del reactor, se prefieren dispersiones con un contenido de solidos lo mas alto posible. Con el fin de poder lograr contenidos de solidos >60 % en peso, se debe ajustar un tamano de partfculas bimodal o polimodal, puesto que si no la viscosidad se vuelve demasiado alta, y ya no se puede manipular la dispersion. La produccion de una nueva generacion de partfculas se puede realizar, por ejemplo, anadiendo semilla (documento EP 81 083), anadiendo cantidades en exceso de emulsionante, o anadiendo miniemulsiones. Una ventaja adicional asociada a la baja viscosidad a alto contenido de solidos es el comportamiento de recubrimiento mejorado a altos contenidos de solidos. La produccion de una nueva o nuevas generaciones de partfculas se pueden realizar en cualquier momento deseado. Se orienta por la distribucion del tamano de partfculas que se desea para una baja viscosidad.
Los monomeros se anaden preferentemente continuamente al menos parcialmente durante la polimerizacion. En parte, se pueden disponer tambien monomeros en el recipiente de polimerizacion antes de que comience la polimerizacion. Preferentemente se disponen como maximo el 30 % en peso de la cantidad total de los monomeros, con especial preferencia como maximo el 20% en peso, muy especialmente preferido como maximo el 10% en peso de los monomeros en el recipiente de polimerizacion. Los restantes monomeros, es decir, preferentemente al menos el 70 % en peso, con especial preferencia al menos el 80 % en peso, muy especialmente preferido al menos el 90 % en peso, se anaden continuamente durante la polimerizacion. En una realizacion particular no se disponen los monomeros; es decir, la totalidad de los monomeros se usa durante la polimerizacion. En el proceso de alimentacion, los componentes individuales se pueden anadir al reactor por arriba, en el lateral o por abajo por la base del reactor.
En una realizacion, la preparacion del polfmero P1 se realiza en al menos dos etapas, siendo la cantidad de monomero (b) en una primera etapa de polimerizacion superior a las cantidades de (met)acrilato de glicidilo y la cantidad de monomero (b) en una etapa de polimerizacion posterior inferior a la cantidad de (met)acrilato de glicidilo, es decir, el monomero de glicidilo (e) se usa predominantemente (es decir, hasta mas de la mitad) o completamente solo en la segunda etapa de polimerizacion. En otra realizacion, la preparacion del polfmero P1 se realiza en una etapa, polimerizandose monomeros (a) a (e) simultaneamente.
Con el fin de eliminar los monomeros residuales, despues del final de la propia polimerizacion en emulsion, es decir, despues de una conversion de todos los monomeros, tambien se puede anadir iniciador adicional (desodorizacion qmmica). En la polimerizacion en emulsion se obtienen generalmente dispersiones acuosas del polfmero con contenidos de solidos desde el 15 hasta el 75 % en peso, preferiblemente desde el 40 hasta el 75 % en peso. El polfmero asf preparado se usa preferentemente en forma de su dispersion acuosa.
La distribucion de tamanos de la dispersion de partfculas puede ser monomodal, bimodal o multimodal. En la distribucion monomodal del tamano de partfculas, el tamano de partfculas promedio de las partfculas de polfmero dispersadas en la dispersion acuosa es preferentemente inferior a 400 nm, particularmente inferior a 200 nm. El tamano de partfculas promedio se encuentra con especial preferencia, entre 140 y 200 nm. Por tamano de partfculas promedio se entiende aqm el valor d50 de la distribucion del tamano de partfculas, es decir, el 50 % en peso de la masa total de todas las partfculas tiene un diametro de partfculas mas pequeno que el valor d50. La distribucion del tamano de partfculas se puede determinar de una forma conocida con la ultracentrifugadora analttica (W. Machtle, Makromolekulare Chemie 185 (1984), pagina 1025 - 1039). En la distribucion bimodal o multimodal del tamano de partfculas, el tamano de partfculas puede ascender hasta 1000 nm. El valor de pH de la dispersion de polfmero se ajusta preferentemente a un pH superior a 4,5, particularmente a un valor de pH entre 5 y 8.
La dispersion de adhesivo de contacto de la invencion puede contener aditivos. Los aditivos se seleccionan, por ejemplo, de cargas, colorantes, adyuvantes de control del flujo, espesantes, preferentemente espesantes asociativos, antiespumantes, plastificantes, pigmentos, agentes humectantes, protectores de UV y agentes de adhesividad. Para un humedecimiento mejorado de la superficie, los adhesivos de contacto pueden contener
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particularmente adyuvantes de humedecimiento, por ejemplo etoxilatos de alcohol graso, etoxilatos de alquilfenol, esteres sulfosuccmicos, etoxilatos de nonilfenol, polioxietilenos/polioxipropilenos o dodecilsulfonatos de sodio. La cantidad asciende generalmente a 0,05 a 5 partes en peso, particularmente 0,1 a 3 partes en peso, por 100 partes en peso de polfmero (solido).
Se conocen en sf por el experto los agentes de adhesividad. A este respecto se trata de aditivos para adhesivos o elastomeros que aumentan su autoadhesion (pegajosidad, adherencia intrmseca, autoadhesion). Generalmente tienen una masa molar relativamente baja (Mn aproximadamente 200 - 2000 g/mol), una temperatura de transicion vftrea que se encuentra por encima de la de los elastomeros y una compatibilidad suficiente con los ultimos, es decir, los agentes de adhesividad se disuelven al menos parcialmente en pelfculas de polfmero formadas a partir de los elastomeros. La cantidad en peso de los agentes de adhesividad asciende preferentemente a 5 a 100 partes en peso, con especial preferencia 10 a 50 partes en peso, basado en 100 partes en peso de polfmero (solido/solido). Agentes de adhesividad adecuados son, por ejemplo, los basados en resinas naturales, como, por ejemplo, colofonias. Los agentes de adhesividad basados en resinas naturales comprenden las propias resinas naturales, asf como sus derivados formados, por ejemplo, por desproporcion o isomerizacion, polimerizacion, dimerizacion o hidrogenacion. Estos pueden estar presentes en su forma de sal (con, por ejemplo, contraiones monovalentes o polivalentes (cationes)), o, preferiblemente, en su forma esterificada. Los alcoholes que se usan para la esterificacion pueden ser monohidroxilados o polihidroxilados. Ejemplos son metanol, etanodiol, dietilenglicol, trietilenglicol, 1,2,3-propanotriol y pentaeritritol. Ademas, tambien encuentran uso como agentes de adhesividad, resinas fenolicas, resinas de hidrocarburo, por ejemplo, resinas de cumarona-indeno, resinas politerpenicas, oligomeros terpenicos, resinas de hidrocarburo basadas en compuestos de CH insaturados, como butadieno, penteno, metilbuteno, isopreno, piperileno, divinilmetano, pentadieno, ciclopenteno, ciclopentadieno, ciclohexadieno, estireno, a-metilestireno, viniltolueno. Tambien se usan cada vez mas como agentes de adhesividad los poliacrilatos que presentan un peso molar bajo. Estos poliacrilatos tienen preferentemente un peso molecular medio numerico Mw inferior a 30.000. Los poliacrilatos estan compuestos preferiblemente hasta al menos 60, particularmente al menos 80 %, en peso de (met)acrilatos de alquilo C-i-Cs. Agentes de adhesividad preferidos son resinas de colofonia naturales o qmmicamente modificadas. Las resinas de colofonia estan compuestas predominantemente de acido abietico o derivados de acido abietico.
Las dispersiones de adhesivo de contacto de la invencion se pueden usar para la produccion de artfculos adhesivos, o artfculos que se han vuelto autoadhesivos. En caso del artfculo adhesivo se puede tratar de una etiqueta. Una etiqueta preferida es una etiqueta de papel o etiqueta de pelfcula autoadhesiva, siendo el adhesivo aplicado sobre el papel o sobre una pelfcula como material de soporte. En caso del artfculo adhesivo se puede tratar tambien de una cinta adhesiva, siendo el adhesivo aplicado sobre un material de soporte de tipo cinta. En caso del material de soporte de la cinta adhesiva se puede tratar de telas tejidas, telas no tejidas, pelfculas, papel, fieltros, espumas y coextrudados, o combinaciones de estos. Los campos de aplicacion son cintas adhesivas sin soporte, de una sola cara y de doble cara, cintas adhesivas medicas, cintas adhesivas de embalaje, cintas de envoltura de cables, cintas para la colocacion de moqueta, cintas adhesivas de ensamblaje, cintas adhesivas para la fijacion de hojas de tela asfaltica, materiales de soporte que se han vuelto autoadhesivos, como, por ejemplo, espumas, hojas de bitumen, y similares. Por consiguiente, tambien es objeto de la invencion el uso de dispersiones de adhesivo de contacto de la invencion para la produccion de artfculos autoadhesivos, particularmente para la produccion de cintas adhesivas para la fijacion de componentes, particularmente en la construccion de automoviles, para artfculos electronicos o en aplicaciones de construccion.
Para la produccion de los artfculos adhesivos, se puede aplicar una capa de adhesivo al material de soporte de una forma habitual, por ejemplo, por laminado, recubrimiento con cuchilla, extension, etc. En caso de uso de una dispersion acuosa de adhesivo, el agua se puede eliminar secando a, por ejemplo, 50 a 150 °C. Los sustratos recubiertos asf obtenidos se usan, por ejemplo, como artfculos autoadhesivos, como etiquetas, cintas adhesivas o laminas. Para este fin, antes o despues de aplicar el adhesivo, los soportes se pueden cortar en cintas adhesivas, etiquetas o laminas. Para uso posterior, la cara de los sustratos recubierta con el adhesivo de contacto se puede revestir de un papel antiadherente, tal como, por ejemplo, de un papel siliconizado.
Tambien es objeto de la invencion una cinta adhesiva que presenta al menos una capa de soporte y esta recubierta por una o ambas caras con al menos una dispersion de adhesivo de contacto de la invencion. Materiales de soporte preferidos para la produccion de cintas adhesivas son polietileno (PE), polipropileno orientado (oPP), poli(tereftalato de etileno) (PET), espuma de PE y espuma de poliuretano (espuma de PU).
Para la produccion de cintas adhesivas, el peso de aplicacion de la dispersion de adhesivo de contacto, basado en el contenido de solidos, es preferentemente al menos 20 g/m2 o al menos 30 g/m2, por ejemplo, 60 a 80 g/m2.
En una realizacion de la invencion se trata de una cinta adhesiva en la que el material de la capa de soporte se selecciona de PE, oPP, PET, espuma de PE y espuma de PU y/o la cinta adhesiva presenta al menos una capa protectora desprendible que reviste la capa de adhesivo.
Los artfculos adhesivos de la invencion tienen propiedades adhesivas muy buenas, particularmente una buena estabilidad termica.
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Ejemplos
Materiales usados:
nBA acrilato de n-butilo
MMA metacrilato de metilo
UMA ureidometacrilato (metacrilato de 2-(2-oxoimidazolidin-1-il)etilo)
AS acido acnlico
HPA acrilato de 2-hidroxipropilo
Semilla semilla de estireno de 30 nm
GMA de glicidilo metacrilato (2,3-epoxipropilmetacrilato)
Ejemplo 1
Se prepararon por polimerizacion en emulsion a partir de las composiciones de monomero mostradas en la Tabla 1 las dispersiones de adhesivo de contacto no inventivas D1 a D3.
Tabla 1. Composiciones de monomero para la preparacion de las dispersiones de adhesivo de contacto D1 a D3,
cantidades en partes en peso
- D1 D2 D3
- Semilla
- 0,4 0,4 0,4
- nBA
- 87,75 87,75 87,75
- MMA
- 7,8 6,8 5,85
- UMA
- - 1,0 1,95
- AS
- 1,5 1,5 1,5
- Estireno
- 1,0 1,0 1,0
- HPA
- 1,95 1,95 1,95
Ensayos de rendimiento:
Se recubrieron los adhesivos de contacto con una cantidad de recubrimiento de 75 g/m2 sobre lamina de PET Hostaphan® RN 36 como soporte y se secaron a 90 °C durante 5 minutos. El soporte recubierto con el adhesivo de contacto se corto en tiras de ensayo de 25 mm de ancho.
a) Resistencia al cizallamiento
Para la determinacion de la resistencia al cizallamiento, se adhirieron las tiras de ensayo con una superficie pegada de 25 x 25 mm a chapa de acero, se laminaron 1 vez con un rodillo que pesaba 1 kg, y luego se cargaron colgando con un peso de 1 kg. Se determino la resistencia al cizallamiento (cohesion) en condiciones normales (23 °C; 50 % de humedad relativa) y a 70 °C. La medida de la resistencia al cizallamiento es el tiempo en horas hasta la cafda del peso; en cada caso, el promedio se calculo a partir de 5 mediciones.
b) Ensayo de S.A.F.T.
Se adhirieron las tiras de ensayo con una superficie pegada de 25 z 25 mm a acero AFERA, se laminaron 4 veces usando un rodillo que pesaba 2 kg, y, despues de un tiempo de contacto de al menos 16 horas, se cargo colgando con un peso de 1 kg. En el transcurso de la carga, se calento continuamente a partir de 23 °C, a una tasa de 0,5 °C/min. La temperatura de calentamiento alcanzada al caer el peso es una medida de la estabilidad termica del adhesivo. En cada caso, el promedio se calculo a partir de tres mediciones.
Los resultados del ensayo se resumen en la Tabla 2.
Tabla 2. Resultados del ensayo D1-D3
- Resistencia al cizallamiento 23 °C [horas] Resistencia al cizallamiento 70 °C [horas] Ensayo de S.A.F.T
- D1 (sin UMA)
- 0,7 0,1 38 °C
- D2 (1 pphm de UMA)
- > 100 8,2 121 °C
- D3 (2 pphm de UMA)
- >100 4,8 121 °C
- pphm: partes por cien partes de monomero; partes en peso por 100 partes en peso de monomero
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Los resultados muestran que el uso de un monomero de tipo b) conduce a una estabilidad termica mejorada del adhesivo, pero todav^a no optima. Un aumento de la cantidad de monomero b) usada no conduce a mejora adicional.
Ejemplo 2
Se prepararon las dispersiones D4 a D13. Las composiciones globales se resumen en las Tablas 3 y 4.
Dispersion D4:
Se preparo por polimerizacion en emulsion a partir de la composicion de monomero mostrada en la Tabla 3 la dispersion de adhesivo de contacto D4 no inventiva con distribucion monomodal de partfculas.
Dispersion D5:
Se preparo por polimerizacion en emulsion en dos etapas la dispersion de adhesivo de contacto D5 inventiva con distribucion monomodal de partfculas, polimerizando inicialmente 80 partes en peso de una emulsion de monomero 1 y luego 20 partes en peso de una emulsion 2 de monomero.
Emulsion 1 de monomero: 87,5 partes en peso de n-BA, 2 partes en peso de UMA, 6 partes en peso de MMA, 2 partes en peso de HPA, 1 parte en peso de estireno, 1,5 partes en peso de AS
Emulsion 2 de monomero: 51 partes en peso de n-BA, 10 partes en peso de GMA, 37 partes en peso de MMA, 2 partes en peso de AA
Dispersion D6:
Como la dispersion D5, polimerizando inicialmente 90 partes en peso de la emulsion 1 de monomero y luego 10 partes en peso de la emulsion 2 de monomero.
Dispersion D7:
Se preparo como D4 la dispersion de adhesivo de contacto D7 no inventiva con distribucion bimodal de partfculas, con la diferencia de que se anadieron 1,6 pphm de semilla adicional despues de la alimentacion del 60% de emulsion de monomero.
Dispersion D8:
Se preparo como D5 la dispersion de adhesivo de contacto D8 inventiva con distribucion bimodal de partfculas, anadiendose 1,6 pphm de semilla adicional despues de la alimentacion del 60 % de emulsion de monomero.
Dispersion D9:
Se preparo como D6 la dispersion de adhesivo de contacto D9 inventiva con distribucion bimodal de partfculas, anadiendose 1,6 pphm de semilla adicional despues de la alimentacion del 60 % de emulsion de monomero.
Dispersion D10:
Como la dispersion D5,
Emulsion 2 de monomero: 86,5 partes en peso de n-BA, 10 partes en peso de GMA, 2 partes en peso de HPA, 1,5 partes en peso de AA
Dispersion D11:
Como la dispersion D6,
Emulsion 2 de monomero: 86,5 partes en peso de n-BA, 10 partes en peso de GMA, 2 partes en peso de HPA, 1,5 partes en peso de AA
Dispersion D12:
Como la dispersion D8,
Emulsion 2 de monomero: 86,5 partes en peso de n-BA, 10 partes en peso de GMA, 2 partes en peso de HPA, 1,5 partes en peso de AA
Dispersion D13:
Como la dispersion D9,
Emulsion 2 de monomero: 86,5 partes en peso de n-BA, 10 partes en peso de GMA, 2 partes en peso de HPA, 1,5 partes en peso de AA
Tabla 3. Composiciones de monomero para la preparacion de las dispersiones de adhesivo de contacto D4 a D13,
cantidades en partes en peso
- D4 D5 D6 D7 D8 D9
- TGV
- monomodal monomodal monomodal bimodal bimodal bimodal
- Semilla
- 0,4 0,4 0,4 2 2 2
- nBA
- 87,75 80,4 84,1 87,75 80,4 84,1
- MMA
- 5,85 12,1 9,0 5,85 12,1 9,0
- UMA
- 1,95 1,56 1,76 1,95 1,56 1,76
- AS
- 1,5 1,6 1,55 1,5 1,6 1,55
- Estireno
- 1 0,8 0,9 1 0,8 0,9
- HPA
- 1,95 1,56 1,76 1,95 1,56 1,76
- GMA
- - 2 1 - 2 1
- TGV: Modalidad de la distribucion del tamano de partfculas
5 Tabla 4. Composiciones de monomero para la preparacion de las dispersiones de adhesivo de contacto D4 a D13,
cantidades en partes en peso
- D10 D11 D12 D13
- TGV
- monomodal monomodal bimodal bimodal
- Semilla
- 0,4 0,4 2 2
- nBA
- 87,5 87,6 87,5 87,6
- MMA
- 4,7 5,3 4,7 5,3
- UMA
- 1,56 1,76 1,56 1,76
- AS
- 1,5 1,5 1,5 1,5
- Estireno
- 0,8 0,9 0,8 0,9
- HPA
- 1,96 1,96 1,96 1,96
- GMA
- 2 1 2 1
- TGV: Modalidad de la distribucion del tamano de partfculas
Los resultados de los ensayos de aplicacion se resumen en la Tabla 5.
Tabla 5: Resultados del ensayo D4-D13
- Resistencia al cizallamiento 23 °C [horas] Resistencia al cizallamiento 70 °C [horas] Ensayo de S.A.F.T.
- D4 (sin GMA)
- > 100 11,1 114°C
- D5 (2 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
- D6 (1 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
- D7 (sin GMA)
- > 100 5,7 110 °C
- D8 (2 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
- D9 (1 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
- D10 (2 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
- D11 (1 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
- D12 (2 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
- D13 (1 pphm de GMA)
- > 100 > 100 >180°C
Los resultados muestran que el uso de un monomero del tipo b) en combinacion con un monomero que presenta 10 grupos glicidilo conduce a una estabilidad termica significativamente mejorada del adhesivo.
Claims (13)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Dispersion de adhesivo de contacto que contiene al menos un poKmero P1 dispersado en agua que se forma por polimerizacion en emulsion de una mezcla de monomeros, que contiene(a) al menos el 60 % en peso de al menos un (met)acrilato de alquilo C4 a C20 que, cuando se polimeriza como un homopolfmero presenta una temperature de transicion vftrea de -30 °C o menos,(b) al menos el 0,05 % en peso de al menos un monomero de (met)acrilato con un sustituyente de la formulaO
imagen1 donde X representa CH2, O, NH o NR y R representa un grupo alquilo C1 a C4,(c) al menos el 0,1 % en peso de al menos un monomero de acido,y donde alternativamente la mezcla de monomeros contiene al menos el 0,05 % en peso de (met)acrilato de glicidilo y/odonde la dispersion de adhesivo de contacto contiene al menos un polfmero P2 adicional diferente del polfmero P1, que presenta grupos glicidilo,basandose los datos de las cantidades de monomero en cada caso en la suma de todos los monomeros. - 2. Dispersion de adhesivo de contacto segun la reivindicacion 1, caracterizada porque los monomeros (a) se seleccionan de acrilato de n-butilo, acrilato de n-hexilo, acrilato de octilo y acrilato de 2-etilhexilo, asf como mezclas de estos monomeros.
- 3. Dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el monomero (b) es metacrilato de ureidoetilo.
- 4. Dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los monomeros de acido (c) se seleccionan de acido acnlico y acido metacnlico.
- 5. Dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la mezcla de monomeros contiene monomeros (d) adicionales seleccionados de (met)acrilatos de alquilo C1 a C20 diferentes de los monomeros (a), (met)acrilatos de hidroxialquilo C1 a C20, esteres vimlicos de acidos carboxflicos que contienen hasta 20 atomos de C, compuestos aromaticos de vinilo con hasta 20 atomos de C, nitrilos etilenicamente insaturados, haluros de vinilo, vinil eteres de alcoholes que contienen 1 a 10 atomos de C, hidrocarburos alifaticos con 2 a 8 atomos de C y uno o dos dobles enlaces, o mezclas de estos monomeros.
- 6. Dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los monomeros (a) estan presentes en una cantidad desde el 60 hasta el 95 % en peso, los monomeros (b) en una cantidad desde el 0,1 hasta el 5 % en peso, los monomeros (c) en una cantidad desde el 0,1 hasta el 5 % en peso, los monomeros (d) adicionales en una cantidad desde el 2 hasta el 30 % en peso y el (met)acrilato de glicidilo en una cantidad desde el 0,1 hasta el 5 % en peso.
- 7. Dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la dispersion contiene aditivos seleccionados de cargas, colorantes, adyuvantes de control del flujo, espesantes, antiespumantes, plastificantes, pigmentos, agentes humectantes, protectores de UV y agentes de adhesividad.
- 8. Dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polfmero P2 se forma por polimerizacion de una mezcla de monomeros que contiene los monomeros (a), los monomeros (c), (met)acrilato de glicidilo y opcionalmente los monomeros (d) en las cantidades mencionadas para el polfmero P1.
- 9. Dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la preparacion del polfmero P1 se realiza al menos en dos etapas, siendo la cantidad de monomero (b) en una primera etapa de polimerizacion superior a las cantidades de (met)acrilato de glicidilo y siendo la cantidad de monomero (b) en una etapa de polimerizacion posterior inferior a la cantidad de (met)acrilato de glicidilo.
- 10. Cinta adhesiva que presenta al menos una capa de soporte y esta recubierta por una o ambas caras con al menos una dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones anteriores.
- 11. Cinta adhesiva segun la reivindicacion anterior, caracterizada porque el peso aplicado de la dispersion de adhesivo de contacto, basado en el contenido de solidos, asciende a al menos 30 g/m2.
- 12. Cinta adhesiva segun una de las dos reivindicacion anteriores, caracterizada porque el material de la capa de soporte se selecciona de polietileno, polipropileno orientado, poli(tereftalato de etileno), espuma de PE y espuma depoliuretano, y/o la cinta adhesiva presenta al menos una capa protectora desprendible que reviste la capa de adhesivo.
- 13. Uso de una dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones 1 a 9 para la fabricacion de artfculos autoadhesivos.5 14. Uso de una dispersion de adhesivo de contacto segun una de las reivindicaciones 1 a 9 o de una cinta adhesivasegun una de las reivindicaciones 10 a 12 para la fijacion de componentes, particularmente en la construccion de automoviles, para artfculos electronicos o en aplicaciones de construccion.
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