Adhesivos sensibles a la presión
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¿Qué son los PSA?
Los autoadhesivos (conocidos como PSA por sus siglas en inglés) pueden unir una variedad de materiales tales como papeles, plásticos, metales, madera y vidrio. Un adhesivo PSA es un sólido que no requiere activación por agua, solvente o calor. Son adhesivos permanentemente pegajosos a temperatura ambiente y se pueden utilizar como reemplazo de multitud de fijaciones. Su facilidad de aplicación hace que estos adhesivos sean ampliamente utilizados en muchos procesos de fabricación. Dentro del amplio mundo de los autoadhesivos, el mercado de las etiquetas autoadhesivas representa un volumen enormemente grande y en crecimiento.
Adhesivos sensibles a la presión (PSA)
Los adhesivos sensibles a la presión (PSA, por sus siglas en inglés) muestran una adhesión suficiente tras la aplicación a un sustrato bajo una ligera presión durante períodos cortos de tiempo. Los PSA se utilizan como cintas y etiquetas en productos electrónicos, de envasado de alimentos, médicos y de higiene, entre otros. Los adhesivos termofusibles sensibles a la presión (HMPSA) son 100 % sólidos que se aplican en estado fundido sobre un soporte y, una vez que se enfrían a temperatura ambiente, se obtienen las propiedades típicas de los PSA. Una ventaja de los HMPA con respecto a los PSA es la ausencia de agua o disolventes orgánicos durante la deposición sobre un soporte, lo que contribuye al desarrollo de adhesivos respetuosos con el medio ambiente. Las composiciones básicas de los PSA y HMPSA consisten en mezclas físicas de polímeros y resinas de bajo peso molecular (también denominadas pegajosas), aunque también se pueden usar pequeñas cantidades (menos del 10 % en peso) de aditivos como aceites, plastificantes, estabilizadores o rellenos. adicional. Las propiedades térmicas, superficiales, viscoelásticas, de cohesión y de adhesión de los PSA y HMPSA están estrechamente relacionadas con la compatibilidad entre el polímero y la resina. Debido a que la resina tiene menor peso molecular que el polímero, se favorece la movilidad de las cadenas poliméricas en la mezcla polímero + resina y, por tanto, se mejoran las propiedades de humectabilidad y adhesión. Por otro lado, la resina tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) más alta que el polímero y, dependiendo del grado de compatibilidad, la mezcla de polímero + resina muestra un valor de Tg intermedio. Por lo tanto, la compatibilidad de la mezcla de polímero + resina puede determinar su adhesión como PSA o HMPSA. Los PSA basados en copolímeros dibloque estireno-isopreno (SI) o estireno-butadieno (SB), copolímeros tribloque como estireno-isopreno-estireno (SIS) o estireno-butadieno-estireno (SBS), o copolímero tetrabloque son los más utilizados. Aunque eficientes, los PSA fabricados con copolímeros de estireno exhiben una estabilidad térmica, oxidativa y UV deficiente. Además, la migración de plastificantes y aditivos de bajo peso molecular a la superficie se produce con el tiempo, lo que provoca cambios en sus propiedades mecánicas y de adhesión. Por lo tanto, se buscan polímeros alternos para la obtención de PSAs con adherencia estable y resistencia mejorada al envejecimiento, los copolímeros de etileno y polipropileno han sido considerados muy recientemente como componentes potenciales de HMPSAs. La literatura sobre HMPSAs elaborados con poliolefinas es muy escasa (principalmente patentes) y, en este estudio, se propone el uso del copolímero de etileno y acrilato de n-butilo (EBA) para la obtención de HMPSAs con propiedades viscoelásticas y de adherencia controladas. Los copolímeros EBA son candidatos potenciales para preparar HMPSA debido a su baja temperatura de transición vítrea y su estructura de fase separada constituida por dominios de polietileno cristalino y poli (acrilato de n-butilo) amorfo. Los dominios amorfos imparten flexibilidad a bajas temperaturas al copolímero EBA y los dominios cristalinos imparten resistencia térmica y propiedades mecánicas. Sin embargo, la adhesión del copolímero EBA es pobre. La adhesión del copolímero EBA se puede mejorar aumentando su contenido de acrilato de n-butilo, pero las propiedades mecánicas (es decir, la cohesión) disminuyen, lo que limita su potencial como adhesivo. Se favorece la movilidad de las cadenas poliméricas en la mezcla polímero + resina y, por lo tanto, se mejoran las propiedades de humectabilidad y adhesión. Por otro lado, la resina tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) más alta que el polímero y, dependiendo del grado de compatibilidad, la mezcla de polímero + resina muestra un valor de Tg intermedio. Por lo tanto, la compatibilidad de la mezcla de polímero + resina puede determinar su adhesión como PSA o HMPSA. Los PSA basados en copolímeros dibloque estireno-isopreno (SI) o estireno-butadieno (SB), copolímeros tribloque como estireno-isopreno-estireno (SIS) o estireno-butadieno-estireno (SBS), o copolímero tetrabloque son los más utilizados. Aunque eficientes, los PSA fabricados con copolímeros de estireno exhiben una estabilidad térmica, oxidativa y UV deficiente. Además, la migración de plastificantes y aditivos de bajo peso molecular a la superficie se produce con el tiempo, lo que provoca cambios en sus propiedades mecánicas y de adhesión. Por lo tanto, se buscan polímeros alternos para la obtención de PSAs con adherencia estable y resistencia mejorada al envejecimiento, los copolímeros de etileno y polipropileno han sido considerados muy recientemente como componentes potenciales de HMPSAs.
¿Cómo se clasifican las tecnologías de los adhesivos?
Las tecnologías se clasifican en función de la composición de los adhesivos, existiendo cuatro grandes grupos: emulsiones acuosas (acrílicos), base solventes, hot melt y reticulación por UV.
Las emulsiones acuosas (acrílicos)
Se trata de polímeros acrílicos dispersos en agua. Son los de mayor utilización. En general el adhesivo acrílico tiene buenas propiedades físicas para una gama amplia de aplicaciones exteriores y a largo plazo. Estos adhesivos pueden ser en base acrílica, elaborados con polímeros acrílicos de enlace cruzados (cross-linked), aunque resultan mucho más costosos, o bien con acrílicos modificados con resinas taquificantes que se utilizan para mejorar las propiedades de unión, ofreciendo una mayor adhesión inicial y una mayor capacidad de unión a las superficies de baja energía, aunque hay una pérdida de resistencia a la luz UV y los solventes. Este tipo de productos presentan numerosas ventajas: son sencillos de manipular, no inflamables y tienen un bajo nivel de contaminación, una buena resistencia a luz solar, a oxígenos y a calor, poca tendencia a la migración, y ofrecen adhesión, cohesión y tack. Sin embargo, tiene baja adhesión a sustratos apolares y a bajas temperaturas.
La base solvente
Son polímeros acrílicos en una solución a base de petróleo o solvente. Suelen tener un buen tack y una buena adhesividad, así como una buena adhesividad en superficies apolares. Tienen un coste elevado, un riesgo de peligrosidad y son poco ecológicos.
El hot-melt
Son mezclas de caucho con resinas, plastificantes y otros aditivos que se aplican en el momento de producir el complejo autoadhesivo en forma fundida mediante calor a temperaturas superiores a 120ºC. En este proceso no hay intervención de agua y disolventes. Estos adhesivos aportan un buen tack, excelente adhesión a sustratos húmedos, así como una buena adhesión a sustratos polares. Sin embargo, hay que mencionar las siguientes desventajas: tienen una mala resistencia al calor, sufren de migración frontal y son de peor envejecimiento (oxígeno y rayos UV).
La Reticulación por UV
Se trata de una tecnología más reciente. Son adhesivos 100% sólidos que se aplican fundidos y posteriormente son reticulados con radiaciones ultravioletas (por lo tanto, termoestables). Su nivel de utilización es más bajo y tiene como una de sus ventajas el que se puede aplicar a un gran número de aplicaciones. Sin embargo, no tiene buen rendimiento en sustratos apolares y a bajas temperaturas.
¿Cuáles son las aplicaciones de los autoadhesivos?
Los autoadhesivos tienen una gran variedad de aplicaciones en multitud de sectores. Dentro de este amplio mundo, nos vamos a focalizar en uno de los grandes segmentos de mercado: las etiquetas autoadhesivas PSA. Sin embargo, el mercado de mayor volumen es el de las cintas autoadhesivas. El segmento de las etiquetas autoadhesivas está claramente dominado por los productos a base de emulsiones acrílicas en base agua, siendo los sectores más importantes: packaging, alimentación y bebidas, electrónica y laminados, medicina y farmacéutico, automoción y transporte y construcción, entre otros. El tipo de aplicación, así como el volumen e intensidad del etiquetado marcarán en buena manera el tipo de soporte.. En la mayoría de los casos se tratará de etiquetados automáticos, o bien en hojas para hacer etiquetajes manuales, siendo las características distintas tanto por el manipulado como por el tipo de presión realizado al aplicar las etiquetas.