PROCESSO DE PRODUÇÃO E APLICAÇÃO DE COLAS TERMOFUSIVE IS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um processo de produção e aplicação de colas termofusiveis . Este processo pode aplicar-se em sistemas de embalamento, rotulagem, produção de fraldas, etiquetas autoadesivas , laminagem, entre outros.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

É bem conhecida a utilização de colas termofusiveis em processos de acondicionamento, embalamento, rotulagem e produção de fraldas, laminagem entre outros.

Atualmente o método para produzir colas termofusiveis compreende essencialmente dois passos: a) fundir e misturar todos os ingredientes da formulação num misturador (equipado com aquecimento, agitação e purga de gás inerte); b) descarga da massa homogeneizada produzida em a) , seguida do seu arrefecimento/ formatação e embalamento.

O tipo de arrefecimento e embalamento varia consoante o tipo de cola termofusivel . De um modo geral, as colas termofusiveis mais comuns são as colas de embalagem e as colas sensíveis à pressão. No caso das colas de embalagem, estas são normalmente arrefecidas na forma de tiras em telas de aço inox, arrefecidas na face oposta por jatos de água, sendo as tiras cortadas em pequenas porções após terem solidificado e à saída da tela, usando para o efeito uma cortadora. Obtêm-se, assim, pequenos "mosaicos" de cola termofusível . Outro processo envolve a produção destas colas na forma de pérolas (pequenas bolas) usando uma rotoformadora e projetando as pérolas em água onde são arrefecidas, sendo depois recolhidas, secas e embaladas. No caso das colas sensíveis à pressão, a tela de arrefecimento não pode ser utilizada, sendo necessário recorrer a outos métodos como o vazamento em pequenos cubos de papel siliconado ou a formação de pequenas almofadas (pillows do anglo saxónico) por vazamento em manga de filme plástico apropriado e arrefecimento debaixo de água, seguido de corte em pequenas porções.

O misturador referido acima pode ser substituído por uma extrusora, onde o material é misturado sob pressão enquanto aquece por atrito e/ou é fornecido calor da parte exterior.

O material obtido pelos processos conhecidos do estado da técnica tem, como principal característica, um aspeto homogéneo.

Aquando da sua aplicação, o material é introduzido num recipiente aquecido, conhecido por forno, de modo a fundir e poder ser aplicado. Os processos conhecidos e atualmente utilizados revelam-se morosos e energeticamente dispendiosos, uma vez que obrigam a uma repetição/adição de passos (fusão, arrefecimento, acondicionamento) . Além disso, as propriedades e qualidade do material obtido são, em parte, afetadas pelos referidos passos adicionais .

Deste modo, existe a necessidade na técnica de um processo de produção e aplicação de colas termofusiveis que minimize e simplifique os passos que levam à obtenção do material final, sem alterar as suas propriedades e desempenho.

Surpreendentemente, verificou-se, após extensa pesquisa e experimentação, que o processo da presente invenção permite reduzir os passos necessários, diminuir os gastos energéticos e assegurar as propriedades e desempenho, através do processo a seguir apresentado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção proporciona um processo de produção e aplicação de colas termofusiveis que consiste nos passos de: a) adicionar, pelo menos, um polímero e um agente de adesividade a um homogeneizador/fundidor; b) misturar e aquecer os, pelo menos, um polímero e um agente de adesividade, até uma temperatura acima da temperatura de fusão da mistura, obtendo-se uma cola fundida; c) transferir a cola fundida do passo b) para um mecanismo de aplicação da cola fundida; e d) aplicar a cola fundida.

De um modo preferido, o polímero é selecionado de um copolímero de etileno e acetato de vinilo (EVA) , um copolímero de estireno e isopreno (SIS) e homopolímero de etileno produzido pelo catalisador metaloceno.

De um modo preferido, o agente de adesividade é selecionado de resinas de éster de colofónia, resinas hidrocarbónicas do tipo C5, C9, híbrida, terpénica ou terpeno-fenólica .

Numa forma de realização preferida, o polímero e o agente de adesividade no passo a) são, respetivamente, um polímero EVA e uma resina de éster de colofónia.

Numa outra forma de realização, no passo a) são também adicionados componentes selecionados do grupo compreendendo ceras, pigmentos, cargas, plastificantes e antioxidantes. Ainda noutra forma de realização, as ceras são selecionadas de cera microcristalina e cera de Fisher-Tropsch, os pigmentos são dióxido de titânio ou à base de dióxido de titânio, as cargas são selecionadas do grupo compreendendo carbonato de cálcio, talco, hidróxido de magnésio, fibras naturais e sintéticas, os plastificantes são óleos minerais obtidos a partir de produtos petrolíferos e os antioxidantes são pentaeritritol tetraquis ( 3- ( 3 , 5-di-terc-butil-4- hidroxifenil ) propionato) (Irganox 1010), 3,5-bis(l,l- dimetiletil ) -4-hidroxi-octadeciléster do ácido benzenopropiónico ou Ν,Ν' -1, 6-hexanidilbis (3, 5-bis (1, 1-dimetiletil) -4- hidroxi ) benzenopropanamida . Num modo preferido de realização, o agente de adesividade está na forma de uma pré-mistura.

Num modo mais preferido de realização, a pré-mistura é selecionada de uma pré-mistura constituída por um éster de colofónia, uma cera microcristalina e uma cera de Fisher-Tropsch e de uma pré-mistura constituída por uma resina hidrocarbónica e uma cera de Fisher-Tropsch.

Num aspeto da invenção, a temperatura no passo b) está na gama de 100-250 °C, de um modo preferido, 140-200 °C e, de um modo ainda mais preferido, 150-170 °C.

Numa forma de realização, a transferência da cola do homogeneizador/fundidor ao mecanismo de aplicação é automática, semiautomática ou manual, de uma forma contínua, semi-contínua ou descontínua.

O processo da invenção pode ser utilizado em sistemas compreendendo sistemas de embalamento, rotulagem, produção de fraldas, etiquetas autoadesivas e laminagem.

DESCRIÇÃO DE TALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um processo de produção e aplicação de colas termofusiveis .

No contexto da presente descrição, o termo "compreendendo" deve ser entendido como "incluindo, entre outros". Como tal, o referido termo não deve ser interpretado como "consistindo apenas de". Note-se que qualquer valor X apresentado no decurso da presente descrição deve ser interpretado como um valor aproximado do valor X real, uma vez que tal aproximação ao valor real seria razoavelmente esperada pelo especialista na técnica devido a condições experimentais e/ou de medição que introduzem desvios ao valor real.

Salvo indicação em contrário, as gamas de valores apresentadas na presente descrição destinam-se a proporcionar um modo simplificado e tecnicamente aceite para indicar cada valor individual dentro da respetiva gama. A titulo de exemplo, a expressão "1 a 2 " ou "entre 1 e 2 " significa qualquer valor dentro deste intervalo, por exemplo 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0. Todos os valores mencionados na presente descrição devem ser interpretados como valores aproximados, por exemplo a referência a "160 °C" significa "cerca de 160 °C". Na presente invenção entende-se por "colas termofusiveis " colas que são aplicadas a quente. Estas colas são isentas de solventes e, por esse motivo, tornam-se fluidas quando aquecidas, permitindo assim a sua aplicação a quente e secando rapidamente por simples arrefecimento até à temperatura ambiente.

Uma cola termofusivel é constituída, pelo menos, por dois componentes, um polímero e um agente de adesividade. Dependendo das características desejadas para a cola termofusivel, a sua formulação poderá ainda incluir componentes adicionais, tais como vários tipos de ceras, pigmentos, cargas, plastificantes, antioxidantes ou outros aditivos. Os componentes acima referidos são sólidos à temperatura ambiente, com exceção da maioria dos plastificantes. Os materiais sólidos apresentam-se na forma granular, em escamas ou em pó. Os plastificantes podem ser líquidos ou, por exemplo, pré-encapsulados .

No contexto da presente invenção, entende-se por "junto ao local de aplicação" qualquer local em que seja expedito fornecer a cola fundida ao equipamento de aplicação da cola.

Na presente invenção, entende-se por "cola fundida" a cola no seu estado de fusão. A seguir descreve-se detalhadamente o processo de produção e aplicação de colas termofusíveis da presente invenção. O processo da presente invenção consiste nos passos de: a) adicionar, pelo menos, um polímero e um agente de adesividade a um homogeneizador/fundidor; b) misturar e aquecer os, pelo menos, um polímero e um agente de adesividade, até uma temperatura acima da temperatura de fusão da mistura, obtendo-se uma cola fundida; c) transferir a cola fundida do passo b) para um mecanismo de aplicação da cola fundida; e d) aplicar a cola fundida. No processo da presente invenção, o polímero tem a função essencial e determinante de conferir resistência mecânica (coesão) à cola. Os polímeros mais utilizados podem ser selecionados do grupo compreendendo: um copolímero de etileno e acetato de vinilo (EVA), um copolímero de estireno e isopreno (SIS) e homopolímero de etileno produzido pelo catalisador metaloceno. O polímero é escolhido de acordo com as características do adesivo pretendido e também dos outros componentes do adesivo que se pretendem usar. O perito na técnica, com base nos ensinamentos da invenção, poderá selecionar o polímero adequado. No processo da presente invenção, o agente de adesividade tem como função promover a aderência ao substrato. A ausência deste composto traduz-se em inconvenientes no desempenho do adesivo, nomeadamente a delaminação do substrato. O agente de adesividade utilizado na presente invenção pode ser selecionado do grupo compreendendo: resinas de éster de colofónia (obtida por esterificação da colofónia com glicerina, pentaeritritol e outros álcoois ou polióis), resinas hidrocarbónicas do tipo C5, C9, híbrida, terpénica ou terpeno- fenólica. O perito na técnica, com base nos ensinamentos da invenção, poderá selecionar o agente de adesividade adequado.

Numa forma de realização, o polímero e o agente de adesividade do passo a) são, respetivamente, um polímero EVA e uma resina de éster de colofónia. O modo preferido depende do adesivo que se queira utilizar e a que funções se destina. Por exemplo, no caso de um adesivo sensível à pressão (PSA, Pressure S_ensitive Adhesive do anglo- saxónico) normalmente não se utiliza um polímero EVA por não lhe conferir as boas características reconhecidas a um PSA.

Numa forma de realização, no passo a) são adicionados um ou mais componentes selecionados do grupo compreendendo ceras, pigmentos, cargas, plastificantes e antioxidantes.

Estes componentes, também designados como aditivos, ocupam diferentes funções na mistura.

As ceras reduzem a viscosidade do adesivo no estado de fusão e promovem um melhor contacto/aderência com o substrato por abaixamento da viscosidade. De um modo preferido, a cera utilizada é uma cera microcristalina constituída por hidrocarbonetos alifáticos de baixo peso molecular, bastante ramificados e que formam microcristais.

Na maioria dos casos utiliza-se cera de Fisher-Tropsch (FT) juntamente com ceras microcristalinas . Esta é uma cera sintética com efeito sinérgico sobre a cera microcristalina, em que o ponto de fusão da mistura é mais elevado do que seria espectável a partir das percentagens/pontos de fusão. O ponto de fusão da mistura desloca-se para o lado do ponto de fusão da cera FT (mais alto) . Mais ainda, a percentagem de cera FT é utilizada para controlar o "tempo aberto". Quanto maior a percentagem de FT, menor o "tempo aberto". O "tempo aberto" é definido como o intervalo de tempo em que é possível realizar a operação de colagem a partir do momento de aplicação da cola. Depois de expirar o tempo aberto já não será possível efetuar a colagem porque a cola ficou dura. Em geral, quanto mais rápida a "secagem" menor é o "tempo aberto". Por exemplo numa linha de embalagem, se quisermos aumentar a velocidade, temos de diminuir o "tempo aberto ", para evitar que as caixas voltem a abrir logo que a máquina liberta a pressão de colagem.

Podem também ser adicionados pigmentos conforme a cor que se pretenda obter, desde que sejam resistentes à temperatura de preparação e aplicação da cola. Por exemplo, para obter a cor branca, são utilizados na presente invenção pigmentos de dióxido de titânio, ou à base de dióxido de titânio, que conferem uma cor branca e opaca à cola.

No passo a) , podem ainda ser adicionadas cargas para descer o custo e obter uma cola mais rígida.

De um modo preferido, as cargas são selecionadas do grupo compreendendo carbonato de cálcio, talco, hidróxido de magnésio, fibras naturais e sintéticas.

Os plastificantes são aditivos que têm como função aumentar a flexibilidade das misturas, uma vez que apresentam elevada compatibilidade com polímeros e conseguem, pelas ligações moleculares que estabelecem, aumentar a distância entre as moléculas. Deste modo, a adição de plastificantes no passo a), ao tornar a cola mais flexível, permite aderência ao substrato a uma temperatura mais baixa.

Numa forma de realização, os plastificantes utilizados são óleos minerais obtidos a partir de produtos petrolíferos. Os antioxidantes são uma classe de aditivos que se destina a inibir a oxidação de outras moléculas, neste caso particular, protege a cola da oxidação térmica uma vez que esta é submetida a temperatura alta durante a aplicação.

De um modo preferido, utiliza-se um antioxidante do tipo fenólico, em pó, por exemplo, pentaeritritol tetraquis ( 3- ( 3 , 5- di-terc-butil-4-hidroxifenil ) propionato) (Irganox 1010), 3,5- bis ( 1 , 1-dimetiletil ) -4-hidroxi-octadeciléster do ácido benzenopropiónico ou N, N' -1 , 6-hexanidilbis ( 3 , 5-bis ( 1 , 1- dimetiletil ) -4-hidroxi ) benzenopropanamida .

Ainda noutra forma de realização da presente invenção, o agente de adesividade pode ser uma pré-mistura constituída por um éster de colofónia, uma cera microcristalina e uma cera de Fisher-Tropsch ou uma pré-mistura constituída por uma resina hidrocarbónica C5 e uma cera de Fisher-Tropsch. As pré-misturas podem apresentar-se em forma de escamas, pérolas (pequenos grãos), entre outros.

A utilização destas pré-misturas pode ser vantajosa uma vez que as ceras já se encontram incluídas quando se inicia a preparação da cola. A proporção dos vários componentes pode ser ajustada pelo perito na técnica em função da cola termofusível que se pretende obter .

A adição dos componentes no passo a) pode ser feita de vários modos: adição de cada componente por meio de um doseador, por exemplo, retirando as quantidades necessárias de um saco a granel utilizando um copo doseador; adição de componentes acondicionados em uma ou mais embalagens inclusivas; adição de componentes acondicionados em uma ou mais embalagens não inclusivas, após abertura da embalagem.

No âmbito da presente invenção, a expressão "embalagem inclusiva" significa que a embalagem, na qual se acondicionaram um ou mais componentes, é constituída por material polimérico o qual é consumido no passo b) , o que permite que a embalagem contendo os componentes seja adicionada ao homogeneizador/fundidor, evitando a abertura da embalagem, com o consequente possível desperdício e produção de resíduos.

No âmbito da presente invenção, a expressão "embalagem não inclusiva" significa que esta embalagem tem de ser aberta para adição dos componentes ao homogeneizador/fundidor e a embalagem descartada .

Os componentes podem ser adicionados ao homogeneizador/fundidor, tal qual se encontram disponíveis no mercado, um por um, ou alguns deles pré-misturados e/ou pré- homogeneizados, ou todos/alguns pré-embalados em embalagens inclusivas ou não inclusivas, sendo possível qualquer combinação atrás referida, desde que tenha pelo menos dois ingredientes não homogéneos, por exemplo um polímero e um agente de adesividade, ou um polímero e um agente de adesividade pré-homogeneizado com uma cera, ou um polímero e um pigmento pré-disperso num agente de adesividade, ou um polímero um agente de adesividade e um plastificante encapsulado.

O homogeneizador/fundidor possui, obrigatoriamente, uma função de aquecimento e mistura/homogeneização, para que os componentes fundam à temperatura desejada e formem uma cola fundida, homogénea.

O homogeneizador/fundidor tem por função produzir colas termofusiveis junto do local de aplicação do adesivo e entregá-las ainda fundidas ao mecanismo de aplicação.

O homogeneizador/fundidor, pode ser qualquer equipamento ou conjunto de equipamentos capaz de processar qualquer formulação de colas termofusiveis .

O homogeneizador/fundidor pode ser qualquer peça de equipamento ou conjunto de equipamentos que levem a cabo os processos de fusão (aquecimento) e homogeneização da massa fundida .

O homogeneizador/fundidor de operar de forma continua descontinua ou semi-continua .

O homogeneizador/fundidor pode operar de maneira completamente automática, semiautomática ou manual.

A alimentação dos ingredientes ao homogeneizador/fundidor pode ser feita de maneira automática, semiautomática ou manual, de uma forma continua, semi-continua ou descontinua.

Na presente invenção, e de uma maneira geral, a temperatura no passo b) está na gama de 100-250 °C, de um modo preferido, 140-200 °C e, de um modo ainda mais preferido, 150-170 °C.

A entrega da cola fundida desde o homogeneizador/fundidor até ao mecanismo de aplicação pode ser levado a cabo por meio de tubagem aquecida ou de qualquer outra forma como por exemplo em recipientes apropriados para manipulação de colas no estado de fusão .

Numa forma de realização preferida, a entrega da cola fundida é feita de forma descontinua.

A sincronização da entrega da cola do homogeneizador/fundidor ao mecanismo de aplicação pode ser automática, semiautomática ou manual, de uma forma continua, semi-continua ou descontinua.

A aplicação da cola fundida pode ser feita por qualquer mecanismo de aplicação conhecido do perito na técnica.

Este processo permite que a fusão dos componentes ocorra apenas junto ao local de aplicação da cola, conservando as propriedades do material obtido ao evitar a repetição de passos de fusão, acondicionamento e corte do mesmo. O número de passos do processo é, assim, reduzido, uma vez que elimina o passo de fusão inicial bem como o acondicionamento e corte do material.

Deste modo, o processo da invenção revela-se uma excelente melhoria face aos processos conhecidos e utilizados na técnica, pela sua simplicidade de execução e por minimizar os passos necessários para a sua execução, bem como pela poupança de energia . EXEMPLOS

Exemplo 1

A um homogeneizador/fundidor adicionaram-se 50% de polímero EVA e 50% de uma resina de éster de colofónia.

Aqueceu-se e homogeneizou-se os componentes acima a uma temperatura de 170 °C.

A cola fundida foi transferida para o mecanismo de aplicação da cola fundida e usada em embalamento.

Exemplo 2

Num homogeneizador/fundidor adicionaram-se 47% de polímero EVA, 52% de uma pré-mistura de éster de colofónia, cera microcristalina e cera de Fisher-Tropsch e 1% de Irganox 1010 previamente acondicionados numa embalagem inclusiva.

Aqueceu-se e homogeneizou-se a uma temperatura de 170 °C.

A cola fundida foi transferida para o mecanismo de aplicação da cola fundida e usada em embalamento.

Exemplo 3

Num homogeneizador/fundidor adicionaram-se 47% de polímero EVA, 46% de resina de éster de colofónia, 3% de cera microcristalina, 3% de cera de Fisher-Tropsch e 1% de Irganox 1010, previamente acondicionados numa embalagem não inclusiva .

Aqueceu-se e homogeneizou-se a uma temperatura de 170 °C.

A cola fundida foi transferida para o mecanismo de aplicação da cola fundida e usada em embalamento.

Exemplo 4

Num homogeneizador/fundidor adicionaram-se 46% de polímero EVA, 43% de resina de éster de colofónia, 3% de cera microcristalina, 3% de cera de Fisher-Tropsch, 4% de dióxido de titânio pré-disperso em éster de colofónia (na forma de escamas) e 1% de Ν,Ν' -1, 6-hexanidilbis (3, 5-bis (1, 1-dimetiletil) -4- hidroxi ) benzenopropanamida, previamente acondicionados numa embalagem não inclusiva.

Aqueceu-se e homogeneizou-se a uma temperatura de 180 °C.

A cola fundida foi transferida para o mecanismo de aplicação da cola fundida e aplicada em laminados.

Exemplo 5

Num homogeneizador/fundidor adicionaram-se 46% de polímero SIS, 46% de resina hidrocarbónica C5, 7% de plastificante Óleo mineral encapsulado e 1% de Irganox 1010, previamente acondicionados numa embalagem não inclusiva. Aqueceu-se e homogeneizou-se a uma temperatura de 160 °C.

A cola fundida foi transferida para o mecanismo licação da cola fundida e aplicada em produção de fraldas.

Exemplo 6

Num homogeneizador/fundidor adicionaram-se 39% de polímero PE-metaloceno, 29% de resina hidrocarbónica C5, 30% de cera de Fisher-Tropsch e 2% de N, N ' -1 , 6-hexanidilbis ( 3 , 5-bis ( 1 , 1- dimetiletil ) -4-hidroxi ) benzenopropanamida, previamente acondicionados numa embalagem não inclusiva.

Aqueceu-se e homogeneizou-se a uma temperatura de 200 °C.

A cola fundida foi transferida para o mecanismo de aplicação da cola fundida e aplicada em embalamento.

Exemplo 7

Num homogeneizador/fundidor adicionaram-se 39% de polímero PE-metaloceno, 59% de uma pré-mistura constituída por resina hidrocarbónica C5 e cera de Fisher-Tropsch e 2% de Irganox 1010.

Aqueceu-se e homogeneizou-se a uma temperatura de 200 °C.

A cola fundida foi transferida para o mecanismo de aplicação da cola fundida e aplicada em embalamento.