Concentrol, a través de la seva Divisió d’Additives, treballa en l’elaboració de productes per al sector de PSA. Es tracta dels adhesius sensibles a la pressió, que estan composts per resines que modifiquen els paràmetres de cohesió i adhesió.
Dins dels PSA trobem diferents productes: dispersions de resines, agents antiespumants, emulsions de cera i silicona, additius de superfície de silicona i altres productes auxiliars.
Què són els PSA?
Els autoadhesius (coneguts com a PSA per les seves sigles en anglès) poden unir una varietat de materials com ara papers, plàstics, metalls, fusta i vidre. Un adhesiu PSA és un sòlid que no requereix activació per aigua, solvent o calor.
Són adhesius permanentment enganxosos a temperatura ambient i es poden utilitzar com a reemplaçament de multitud de fixacions. La seva facilitat d’aplicació fa que aquests adhesius siguin àmpliament utilitzats en molts processos de fabricació.
Dins de l’ampli món dels autoadhesius, el mercat de les etiquetes autoadhesives representa un volum enormement gran i en creixement. Concentrol fa anys que terballa en aquest sector amb el desenvolupament i elaboració de productes com ara: dispersions de resines, antiespumants, emulsions de cera i silicona i additius de superfície de silicona
Com es fabriquen?
El procés de fabricació d’un autoadhesiu (PSA), consta de quatre fases: siliconat, adhesiu, condicionament i formació del complex.
De forma resumida, es fa passar el suport (paper) per un capçal on se li afegeix la silicona, per a obtenir el paper siliconat. Posteriorment, aquest s’introdueix en un altre capçal on se li afegeix l’adhesiu i finalment se li uneix una làmina per a formar l’autoadhesiu pròpiament dit.
- El Siliconat
El siliconat consisteix a aplicar una capa de silicona al paper suport, que ens permetrà aplicar l’adhesiu i transferir-ho a la làmina, protegint l’adhesiu fins al seu ús final i facilitant que la làmina pugui enlairar-se fàcilment del suport. En definitiva, el siliconat ens permet donar al paper un tractament antiadherent per a evitar que el suport i la làmina quedin pegats entre si.
La capa de siliconat que s’aplica al suport pot variar, depenent del mateix suport i del producte final, encara que en general sol rondar els 1,1 a 1,3 g/m². Posteriorment el suport (paper), ja siliconat, entra en un túnel d’assecament on es realitza la reticulació i polimerització a temperatures molt elevades.
El siliconat és un procés molt important, ja que intervé de molt marcada en el “release”, que és la propietat que ens mesura la força de separació entre la làmina i el suport. Resulta de vital importància per a la impressió de la bobina on es produeix el desmallat i l’aplicació automàtica d’etiquetes en l’etiquetadora.
Si el release és molt alt, pot provocar trencament de la malla i atur del procés productiu, així com errors de dispensació de les etiquetes. Al contrari, si el release és molt baix, poden arribar a desprendre’s etiquetes del suport.
- L’adhesiu
És la fase en què s’aplica l’adhesiu al suport siliconat. Posteriorment es realitza un assecat per a eliminar l’aigua o dissolvent que contingui. La quantitat d’adhesiu que aplica sobre el suport oscil·la entre 10-25 g/m², depenent l’ús final que se li vagi a donar.
- El condicionament
En el condicionament es realitza una operació de recondicionat d’humitat al producte fent-lo passar per una rampa de vapor a baixa pressió, ja que els assecaments en les fases de siliconat i adhesiu són efectes no desitjats.
- La formació del complex
Es tracta de l’última fase del procés i es duu a terme quan s’ajunta el suport amb la làmina. Aquest procés es produeix quan l’adhesiu està prou sec i el suport té el grau d’humitat necessari.
Per a ajuntar el suport adhesiu amb la làmina, es fa passar entre dos corrons de contacte, quedant totes dues capes adherides. Pel fet que el suport té un tractament antiadherent obtingut per la silicona, l’adhesiu queda únicament pegat a la làmina.
Com es classifiquen les tecnologies dels adhesius?
Les tecnologies es classifiquen en funció de la composició dels adhesius, existint quatre grans grups: emulsions aquoses (acrílics), base solvents, hotmelt i reticulació per UV.
Les emulsions aquoses (acrílics)
Es tracta de polímers acrílics dispersos en aigua. Són els de major utilització. En general l’adhesiu acrílic té bones propietats físiques per a una gamma àmplia d’aplicacions exteriors i a llarg termini.
Aquests adhesius poden ser en base acrílica, elaborats amb polímers acrílics d’enllaç creuats (cross-linked), encara que resulten molt més costosos, o bé amb acrílics modificats amb resines taquificants (gamma àmplia de Concentrol) que s’utilitzen per a millorar les propietats d’unió, oferint una major adhesió inicial i una major capacitat d’unió a les superfícies de baixa energia, encara que hi ha una pèrdua de resistència a la llum UV i els solvents.
Aquest tipus de productes presenten nombrosos avantatges: són senzills de manipular, no inflamables i tenen un baix nivell de contaminació, una bona resistència a llum solar, a oxígens i a calor, poca tendència a la migració, i ofereixen adhesió, cohesió i tack. No obstant això, té baixa adhesió a substrats apolars i a baixes temperatures.
La base solvent
Són polímers acrílics en una solució a base de petroli o solvent. Solen tenir un bon tack i una bona adhesivitat, així com una bona adhesivitat en superfícies apolars. Tenen un cost elevat, un risc de perillositat i són poc ecològics.
El hotmelt
Són mescles de cautxú amb resines, plastificants i altres additius que s’apliquen en el moment de produir el complex autoadhesiu en forma fosa mitjançant calor a temperatures superiors a 120 °C. En aquest procés no hi ha intervenció d’aigua i dissolvents.
Aquests adhesius aporten un bon tack, excel·lent adhesió a substrats humits, així com una bona adhesió a substrats polars. No obstant això, cal esmentar els següents desavantatges: tenen una mala resistència a la calor, sofreixen de migració frontal i són de pitjor envelliment (oxigen i raigs UV).
La Reticulació per UV
Es tracta d’una tecnologia més recent. Són adhesius 100% sòlids que s’apliquen fosos i posteriorment són reticulats amb radiacions ultraviolades (per tant, termoestables).
El seu nivell d’utilització és més baix i un dels seus avantatges és que té un gran nombre d’aplicacions. No obstant això, no té bon rendiment en substrats apolars i a baixes temperatures.
Quines són les aplicacions dels autoadhesius?
Els autoadhesius tenen una gran varietat d’aplicacions en multitud de sectors. Dins d’aquest ampli món, ens focalitzarem en un dels grans segments de mercat: les etiquetes autoadhesives PSA. No obstant això, el mercat de major volum és el de les cintes autoadhesives.
El segment de les etiquetes autoadhesives està clarament dominat pels productes a base d’emulsions acríliques en base aigua, sent els sectors més importants: embalatge, alimentació i begudes, electrònica i laminatges, medicina i farmacèutic, automoció i transport i construcció, entre altres.
El tipus d’aplicació, així com el volum i intensitat de l’etiquetatge marcaran en bona manera el tipus de suport. En la majoria dels casos es tractarà d’etiquetatges automàtics, o bé en fulles per a fer etiquetatges manuals, sent les característiques diferents tant pel manipulat com pel tipus de pressió en aplicar les etiquetes.
Quins materials s’usen per a la fabricació de l’autoadhesiu?
Les matèries primeres que intervenen en la fabricació d’un suport autoadhesiu són el suport, l’adhesiu i el paper release (làmina).
Els suports es diferencien principalment pel seu subministrament, sigui la bobina o els fulls de paper.
La bobina és un paper complex autoadhesiu en amplitud i longitud. També hi ha bobines amb suport Kraft, encara que no serveixen per a ser utilitzades per a aplicació automàtica, per la qual cosa es transformen en fulles. Se solen utilitzar en la qualitat làser.
Els fulls de paper, per part seva, són fulles de major gramatge (ej: 80-130 g/m²), que depenen de si és amb cort o sense cort i de la mena de làmina. Perquè les fulles tinguin un bon comportament en les encunyacions, la regularitat de calibre és molt important.
Com ja hem esmentat, existeixen quatre tipus de tecnologies diferents. A Concentol estem bàsicament centrats en els adhesius acrílics (emulsions aquoses).
Els polímers acrílics s’usen àmpliament per a la fabricació dels autoadhesius PSA. Els monòmers acrílics típics, com ara àcid acrílic, metacrilat de metil, acrilat de 2-etilhexil, acrilat de butil i altres monòmers, quan es polimeritzen formen polímers acrílics enganxosos de manera permanent.
D’aquesta manera, s’obtenen propietats d’estabilitat a la calor, millor resistència a l’oxidació i a la calor, així com a la radiació ultraviolada i s’adhereixen bé a superfícies polides, com el paper, vidre, polièster i plàstics de policarbonat. La seva principal feblesa és la unió a superfícies de baixa energia superficial, com ara el polietilè i el polipropilè.
Aquests adhesius acrílics es poden elaborar amb polímers acrílics d’enllaços creuats, la qual cosa es denomina cross-linked, resultant adhesius base més costosos, encara que amb bona resistència a la calor i l’oxidació. Tenen una menor adhesió inicial i requereixen un major període d’assentament per a obtenir una màxima adhesió. No obstant això, tenen menor propensió a desenvolupar ribes amb adhesiu i mantenen un nivell més constant de mobilitat en etiquetes amovibles.
Els adhesius amb resines taquificants són adhesius acrílics modificats, en una proporció aproximada del 20% taquificant / 80% acrílica que ens permet obtenir uns millors costos. A més d’una major adhesió inicial i una major capacitat d’unió a superfícies de baixa energia, també es produeix una pèrdua en la resistència a la llum UV i als solvents. Concentrol té una àmplia gamma de resines taquificants que permeten als nostres clients poder realitzar uns autoadhesius acrílics modificats amb excel·lents resultats.
Passant a la làmina, es tracta del material frontal de l’autoadhesiu que acaba convertint-se en etiqueta. En funció de la qualitat, substrat, així com altres paràmetres s’utilitzen diferents tipus de làmina: paper estucat amb diferents acabats; paper off-set calandratge; làmina d’alumini; paper metal·litzat; film d’acetat de cel·lulosa, de policlorur de vinil, de polipropilè, de polietilè i de fibres de poliolefina; i termo paper.
Quins paràmetres hem de controlar per a un bon funcionament?
Per al correcte funcionament del complex, és de vital importància controlar els següents paràmetres: peel – adhesivitat, quick stick, rolling ball, cohesió i release.
Peel
El peel és una mesura de la capacitat d’adhesió, a partir del qual es defineix l’adhesiu, podent ser:
- Amovible: Són aquells que es poden enlairar una vegada aplicats.
- Permanent: No es poden enlairar una vegada aplicats.
- Super permanents: Són aquells que s’utilitzen quan el substrat on apliquem l’etiqueta presenta dificultats d’adhesió.
El peel és la força requerida per a enlairar a 180è i 300 mm/min una tira de 25 mm d’ample adherida amb la pressió exercida per un corró de 2 kg sobre una placa de diferents materials després de determinats temps d’aplicació.
Quick stick i Rolling ball
Són dos assajos per a mesurar el tack o enfigassament de l’adhesiu.
El tack és molt important en les aplicacions automàtiques. Un tack elevat ens indica que l’adhesiu quedarà pegat en el moment que té contacte amb el substrat.
En aplicacions manuals el tack no té tanta importància, ja que la persona que pega l’etiqueta pot donar la pressió necessària perquè aquesta quedi ben adherida.
El Quick stick és un assaig que mesura la força necessària per a enlairar a 300 mm/min immediatament un llaç de 190 x 25 mm de làmina adhesivada pegada sobre una placa d’acer inoxidable.
El Rolling ball és un assaig que mesura la distància en centímetres, recorreguda per una bola d’acer inoxidable de 11,1 mm de diàmetre. Aquesta cau per un pla inclinat 30è i roda sobre la mostra quedant frenada per la pel·lícula adhesiva d’aquesta. A menor Rolling ball, major tack.
Cohesió
La cohesió ens indica la resistència de l’adhesiu a fluir. Aquest és un problema important quan tractem de guillotinar les fulles d’autoadhesiu, ja que, si l’adhesiu no té la cohesió suficient, pot fluir per les vores i les fulles queden pegades entre si.
Per a mesurar la cohesió s’analitza la força d’enllaç o fragmentació de la pel·lícula adhesiva en dues parts en aplicar un parell de forces. L’assaig es basa en el temps necessari perquè un pes d’1 kg fraccioni internament la pel·lícula adhesiva d’una tira de mostra pegada sobre una placa de vidre de 2n respecte a la vertical.
Release
Ens mesura la força de separació entre la làmina i el suport i és d’elevada importància per al moment de la impressió i desmallat així com en l’aplicació automàtica d’etiquetes.
Per a fer l’anàlisi del release, es treballa amb dues velocitats: baixa velocitat (300mm/min) i alta velocitat (150 m/min).
La Gamma d’adhesius sensibles a la pressió de Concentrol
Emulsions de silicona i cera
Les emulsions de silicona normalment contenen un component de silicona (sol ser oli de silicona), aigua i els emulsionants requerits per obtenir una emulsió estable. Des de la perspectiva química, un component de silicona és una cadena finita d’àtoms de silici i oxigen units entre si. A més d’aquests enllaços, la mateixa silicona té dos enllaços a grups orgànics. En la majoria dels casos, aquests grups orgànics són grups metílics (CH3) que proporcionen al component de silicona seu comportament semiorgànic característic.
Les microemulsions de polímers de silicona estan especialment recomanades per a formulacions d’autoadhesius i, després de la seva incorporació en la formulació, millora el procés de tall i encunyat de les bobines de paper i film, especialment a altes velocitats. A més, a causa de la humectació de la superfície, milloren la reologia del PSA en rodets. En dosis baixes no afecta negativament l’adhesió.
Són productes que ofereixen bones característiques: estabilitat tèrmica i de dilució, humectació de la superfície, APEO Free, compatibilitat amb sabons/tensioactius aniònics i no iònics, aplicació fàcil, no esgrogueeixen després de temps, i característiques de lliscament i abrasió.
Les emulsions de cera permeten aconseguir propietats removibles i, en general, modificar la cohesió.
Dispersions de resina
Les dispersions de resina Concentrol tenen com a funció principal millorar les propietats de cohesió, tack i adhesió d’autoadhesius basats en dispersions polimèriques de resina acrílica, PVA, EVA, SBR, NBR, làtex natural, policloroprè i dispersions aquoses de poliuretà. Augmenten l’adhesió i el tack en substrats no polars i superfícies de baixa energia millorant la seva capacitat d’humectació. També poden usar-se en aplicacions sobre suports porosos i polars com el paper i cartró.
Les dispersons de resina de Concentrol ofereixen una sèrie d’avantatges: APEO Free, R + D Flexible, lots de fabricació flexibles i productes aptes per contacte indirecte amb aliments.
Antiespumants
Molts dels adhesius acrílics base aigua (PSA) tendeixen a generar espuma, causa de la seva composició aquosa. El fet que es generi espuma pot ser crític, tant en el procés de formulació de l’adhesiu com en el de la seva aplicació. Aplicant una petita quantitat d’antiespumant permet eliminar i prevenir l’espuma en l’adhesiu amb la màxima compatibilitat, sense efectes adversos en el rendiment de la dispersió i un efecte perdurable en el temps.
En el desenvolupament d’antiespumants per al paper autoadhesiu s’ha tingut especial consideració per aconseguir una bona efectivitat sense empitjorar la humectació de les formulacions adhesives.
Els antiespumants són eficaços (dosis inferiors a 50-100 ppm silicona activa), duradors, actuen com antiespumants i desespumants, i són segurs (molts compleixen amb la normativa europea i Americana FDA). S’utilitzen els antiespumants d’oli especialment desenvolupats per PSA, ja que tenen propietats desairejants en recirculació. Els antiespumants de Concentrol ofereixen APEO Free, alt rendiment, són molt eficaços i tenen una bona ràtio preu/eficàcia.
Additius de superfície de silicona
Els additius de superfície de silicona són productes molt coneguts, ja que ofereixen propietats especials en pintures, tintes i recobriments. Aquests additius són silicones orgànic-funcionals, la majoria d’ells compostos de copolímers de polisiloxà i polièter no hidrolitzable. Encara que són productes de base silicona, a diferència dels olis de silicona tradicionals, el seu ús és molt fàcil, la seva compatibilitat amb la majoria de les formulacions d’adhesius és alta i evitant l’aparició de defectes típics com cràters o problemes de compatibilitat (adhesió, etc.) amb el seu ús.
La nostra gamma d’additius de superfície de silicona permet humectar millor sense incrementar la generació d’escuma amb dosis fins a deu vegades inferiors a les dels humectants tradicionals. Són l’elecció correcta per formuladors que busquen millorar lliscament, resistència al desgast, anivellació, humectació del substrat, i propietats antibloqueig. També poden proporcionar acabats especials, incrementar la suavitat d’un recobriment, disminuir la fricció, millorar la resistència a l’abrasió i ratllat, etc. Són productes amb APEO Free i na bona ràtio preu/eficàcia.
Des de Concentrol treballem per a desenvolupar les millors solucions per als nostres clients. Sota la finalitat d’oferir el millor producte possible amb la millor relació qualitat-preu del mercat, elaborem solucions en els nostres laboratoris i apostem per l’R+D dia rere dia.
