Estructura de las cintas autoadhesivas
Las cintas autoadhesivas se componen de dos elementos principales: el soporte y el adhesivo. Los soportes pueden ser película de plástico, tela, papel, hoja metálica fina u otros materiales que proporcionen un soporte flexible para la masa adhesiva. Existen dos clases de cintas autoadhesivas: las que están hechas con goma (natural * o sintética)
Y las fabricadas con polímeros sintéticos, como son los acrílicos. Los elementos constitutivos primordiales de estas cintas son los elastómeros, los agentes adhesivos y los plastificantes. Pueden incorporárseles, así mismo, otros aditivos tales como las cargas y los antioxidantes.
Elastómeros: constituyen la base de la cinta autoadhesiva. Los materiales elastoméricos son polímeros elásticos sólidos. Por lo general no son suficientemente pegajosos como para ser autoadhesivos.
Agentes que aumentan la pegajosidad (tackifiers): permiten que los elastómeros se unan con otros materiales mediante un breve contacto con leve presión, propiedad que en inglés es llamada "quick-stick" (pegado rápido).
Plastificantes: son líquidos o sólidos blandos a temperatura ambiente, que se agregan a los elastómeros para hacerlos más blandos y más adaptables a la superficie sobre la cual se aplica la cinta autoadhesiva.
Antioxidantes: son aditivos que estabilizan los adhesivos haciéndolos resistentes a la degradación producida por la luz y el calor así como también la oxidación.
Cargas: se agregan para incrementar la viscosidad del adhesivo y su gravedad específica, así como también para agregar color y reducir los costos de fabricación.
Historia de las cintas autoadhesivas
Los primeros productos autoadhesivos fueron las cintas médicas patentadas en 1845 en los Estados Unidos. Cabe señalar que los componentes fundamentales de la mayor parte de las cintas autoadhesivas modernas, son a base de goma. El adhesivo era goma de la India (elastómero), resina de pino (agente adhesivo), trementina (solvente dispersante) y litargirio (carga). También formaban parte de la fórmula inicial el extracto de pimienta roja de Cayena en trementina y otros ingredientes medicinales de menor importancia.
Los adhesivos de goma natural dominaron el mercado de la cinta autoadhesiva hasta que la escasez de goma natural durante la segunda guerra mundial obligó a la búsqueda de un substituto. Durante la guerra las gomas sintéticas de polisopreno y estireno-butadieno fueron unos de los primeros polímeros que reemplazaron temporalmente la goma natural. Cuando la goma natural volvió a abundar, las gomas sintéticas ya se habían establecido y continuaron siendo utilizadas y hasta cierto punto sustituyendo la goma natural.
Los agentes adhesivos pueden constituir hasta un 50-70% de las mezclas a base de goma, y contribuyen proporcionalmente a las características del adhesivo. Las primeras resinas pegajosas eran las altamente inestables colofonias de madera y eran comúnmente usadas en adhesivos a base de goma natural a mediados de la década de 1930. Hacia 1940, la colofonia esterificada (que es la menos ácida) fue introducida, debido a su mayor resistencia al envejecimiento. Las resinas de terpero y petróleo que sucedieron a la colofonia esterificada fueron incorporadas a los adhesivos de goma a finales de las décadas de 1950 y 1960.
La introducción de los plastificantes de aceite mineral y de lanolina fue otro avance en la mezcla de adhesivos de goma. Los plastificantes de ftalato y fosfato hicieron su aparición entre las décadas de 1920 y 1930, aunque persistía el uso de aceite mineral y lanolina debido a su bajo costo.
A principios del siglo XX se buscó una alternativa a la goma como componente principal de la cinta autoadhesiva. Polímeros viscoelásticos sintéticos, como los poliacrilatos, fueron usados por la industria alemana de autoadhesivos, antes y durante la segunda guerra mundial.
En la década de 1970 hicieron su aparición las cintas autoadhesivas comercializadas como de "calidad de archivo". Estas tenían un fino soporte de papel que frecuentemente contenía sales alcalinas. A menudo los adhesivos de polímero sintéticos están mezclados con acetatos de vinilo o plastificantes con ftalato. A pesar de la aparición de las cintas acrílicas, estas no han suplantado a las cintas de celofán a base de goma. Debido a que los acrílicos son caros, los fabricantes siguen ofreciendo cintas reparadoras o de oficina a base de goma como productos "económicos". La mayoría de las cintas de enmascarar contienen adhesivos a base de goma, sin embargo en la actualidad también se pueden adquirir a base de acrílico. Las cintas adhesivas ultratransparentes con soportes de polipropileno son relativamente nuevas. Dichas cintas son extremadamente resistentes a causa de la orientación biaxial del soporte de polipropileno y tienen una apariencia muy transparente debido al adhesivo a base de acrilato.
El creciente uso de los papeles reciclados y alcalinos representa el mayor reto al que se enfrenta la industria de la cinta adhesiva en la actualidad. Las características de la superficie del papel hecho de fibras altamente maceradas requieren cintas adhesivas con una gran capacidad inicial de adherencia. Los papeles muy alcalinos, como aquellos que contienen carbonato de calcio, requieren formulas de adhesivos con un pH muy alto diseñados para adherirse a hojas
Adhesivos a base de goma
Elastómeros: Robert Feller investigó en 1982 el comportamiento durante el envejecimiento de la cinta adhesiva transparente a base de goma. Él identificó tres etapas en el proceso de deterioro. En la primera etapa, llamada período de inducción oxidativo, el adhesivo se vuelve más pegajoso. La segunda etapa se caracteriza por una importante escisión en la cadena de los polímeros de goma y el adhesivo de la cinta se vuelve "débil y cremoso". Como resultado las pequeñas moléculas pueden migrar al papel con el cual están en contacto, causando translucidez. Durante la tercera etapa, a medida que la oxidación avanza, el adhesivo se entrecruza, se vuelve quebradizo y cambia de color, creando manchas de color ámbar profundamente penetrantes en el papel. A menudo, el papel que esta en contacto con la cinta se vuelve también quebradizo y frágil.
Agentes que aumentan la pegajosidad (tackifiers): Las características de envejecimiento de las resinas y las colofonias utilizadas para aumentar la pegajosidad contribuyen a la inestabilidad de los adhesivos a base de goma. La colofonia de madera es una resina termoplástica ácida y es propensa a la oxidación debido a la presencia de enlaces dobles conjugados. A medida que la colofonia de madera envejece, cambia de color y se torna marrón, mientras que van apareciendo unos pequeños cristales en el adhesivo que son visibles a simple vista y pueden salirse por debajo del soporte debido a su baja viscosidad.
Plastificantes: Los plastificantes pueden provocar cambios físicos en las cintas autoadhesivas a base de caucho por migración y/o volatilización de la masa adhesiva o del soporte de película plástica. La migración es motivada por fluctuaciones de temperatura ya que el parámetro de solubilidad de los plastificantes depende del calor. El papel al cual está adherido puede volverse translúcido a causa de la migración de plastificantes tales como aceite mineral, lanolina y los plastificantes de ftalato y de fosfato. Las propiedades de degradación de los plastificantes en los adhesivos a base de goma aún no pueden ser explicadas.
Cargas: Las cargas de pigmentos son usadas para colorear los adhesivos o para ocultar la tendencia de amarillamiento que ocurre con el envejecimiento. El dióxido de titanio es el más usado debido a su opacidad y su color blanco. Este pigmento apareció en el mercado estadounidense entre los años 1916 y 1919 aunque la fecha de su introducción a la industria de la cinta adhesiva no es segura. Ciertos tipos de dióxido de titanio pueden catalizar la degradación oxidante de los componentes de otros adhesivos, así como del papel adherido. Es comúnmente usado en el soporte de cintas de enmascarar y en adhesivos.
Antioxidantes: Los antioxidantes que se encuentran en los adhesivos de goma pueden producir manchas. Los antioxidantes de amina, los cuales protegen efectivamente contra el envejecimiento, manchan el adhesivo y los materiales que están en contacto con el adhesivo. Los antioxidantes comúnmente usados son los del tipo fenólico. Los fenólicos generalmente no manchan aunque cuando se oxidan producen estructuras quinodiales de mucho color. El fenólico más usado es el hidroxitolueno butilado.
Adhesivos a base de polímeros sintéticos
Elastómeros: Los policrilatos con una composición co-monomérica son inherentemente pegajosos y sensibles a la adhesión por presión sin tener que mezclarse con sustancias que los plastifiquen o los hagan pegajosos. Debido a la saturación del polímero, estos adhesivos son más resistentes al envejecimiento que los adhesivos de goma y es menos probable que se endurezcan o que se vuelvan de color marrón ámbar.
Los adhesivos de las cintas adhesivas a base de acrílico presentan un "flujo frío", que es el movimiento de la masa del adhesivo a temperatura ambiente. Con el tiempo, esto aumenta la dificultad de reversibilidad en la unión entre la cinta y el papel. Los adhesivos acrílicos también pueden producir translucidez en el papel.
Agentes para aumentar la pegajosidad (tackifiers): Los adhesivos acrílicos no requieren agentes para aumentar la pegajosidad para tener propiedades autoadhesivas excelentes. Sin embargo muchos fabricantes añaden esteres de colofonia, poliestirenos y otras sustancias para cambiar o variar las propiedades del adhesivo. Como con los adhesivos de goma, estos agentes pueden ser potencialmente inestables químicamente.
Soportes de las cintas
La inestabilidad potencial de los soportes de las cintas autoadhesivas merece consideración como causa secundaria en el deterioro de las cintas. Algunos de los materiales inestables son el celofán, el acetato de celulosa, el cloruro de polivinilo y los papeles crepé impregnados.
Celofán: El celofán, también conocido como celulosa regenerada, es una película plástica. El celofán es higroscópico, puede volverse quebradizo cuando se seca y blando en condiciones húmedas. Durante su fabricación el celofán se seca bajo tensión, lo cual causa cierta tendencia de este material higroscópico a encogerse. El encogimiento del celofán puede hacer que el papel adherido se quiebre y rasgue, especialmente si el papel ya se halla en estado frágil a causa de la absorción del adhesivo entrecruzado. La volatilización de los productos de deterioro provenientes de los soportes de cintas de celofán puede afectar a otros objetos de papel que estén en contacto directo con este soporte por períodos prolongados. Utilizando rayos ultravioleta de onda larga en papeles almacenados en contacto con hojas que contienen cintas de celofán, es posible observar la fluorescencia, que a menudo presenta una forma rectangular característica e idéntica en tamaño a la cinta que se encuentra en la hoja adyacente.
Acetato de Celulosa: El acetato de celulosa puede sufrir una oxidación catalizada por la luz y el calor resultando en cambios de color, la pérdida de fuerza tensil y derivados volátiles como el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, agua y ácido acético. Los plastificantes, los pigmentos tales como el dióxido de titanio y los ácidos tales como el ácido sulfúrico ligado (un compuesto residual del proceso) pueden catalizar la reacción. Los plastificantes más usados con el acetato de celulosa incluyen el ftalato de dimetilo y de dietilo, el metilftalilglicolato de etilo, la triacetina y los fosfatos aromáticos, y los sulfonamidos. El ftalato de dimetilo y la triacetina son extremamente volátiles. El ftalato de dietilo, el ftalato de dibutilo, el ftalato de dioctilo y el sebacato de dibutilo se oxidan y producen peróxidos y derivados ácidos, aunque sus efectos en el papel no han sido investigados.
Cloruro de polivinilo (PVC): La película de cloruro de polivinilo tiene aplicaciones de uso general como cinta de soporte. Este plástico es inestable y vulnerable a la oxidación y la deshidroclorinación, catalizadas por la luz y el calor. El cloruro de hidrógeno se libera y funciona como catalizador de cambios de color y el entrecruzamiento de la película. La película de PVC suele contener aceptores de ácidos - compuestos alcalinos que suprimen el efecto deteriorante del cloruro de hidrógeno. No obstante, los aceptores del ácido pueden agotarse con el tiempo. La película de PVC también contiene plastificantes (ej. ftalatos, fosfatos, estéres de ácidos dibásicos alifáticos y poliesteres) y cargas (ej. parafinas clorinadas, aceites alifáticos y aromáticos). El ftalato de dibutilo, un plastificante usado para el PVC era tan volátil que el encogimiento y rigidez del plástico se convirtió en un problema común. A pesar de su inestabilidad química, por años, el ftalato de dioctilo fue el plastificante preferido debido a su volatilidad relativamente baja y su resistencia a la extracción.
Polietileno
Se le llama con las siglas PE. Existen fundamentalmente tres tipos de polietileno:
a) PE de alta densidad : Es un polímero obtenido del etileno en cadenas con moléculas bastantes juntas. Es un plástico incoloro, inodoro, no toxico, fuerte y resistente a golpes y productos químicos. Su temperatura de ablandamiento es de 120º C. Se utiliza para fabricar envases de distintos tipos de fontanería, tuberías flexibles, prendas textiles, contenedores de basura, papeles, etc. Todos ellos son productos de gran resistencia y no atacables por los agentes químicos.
El Pead , polietileno de alta densidad , o HDPE (High density polyetilene) , se utiliza también para bolsas ( grandes almacenes , mercados ...) también gracias a su resistencia al impacto se utiliza para cajas de botellas , de frutas , pescado ..Tuberías, juguetes, cascos de seguridad laboral.
Gracias a su estructura lineal sirve para cuerdas y redes (estacas de barcos y redes de pesca), lonas para hamacas. La resistencia térmica permite usarlo para envases que deban ser esterilizados en autoclave (leche, sueros...)
Debido a su gran facilidad de extrusión para filmes, los polietilenos son muy utilizados para recubrimientos de otros materiales, papel, cartón, aluminio...y para embalajes (fundas de plástico)
b) PE de Mediana Densidad : Se emplea en la fabricación de tuberías subterráneas de gas natural los cuales son fáciles de identificar por su color amarillo.
c) PE de Baja Densidad : Es un polímero con cadenas de moléculas menos ligadas y más dispersas. Es un plástico incoloro, inodoro, no toxico, más blando y flexible que el de alta densidad. Se ablanda a partir de los 85 ºC . Por tanto se necesita menos energía para destruir sus cadenas, por otro lado es menos resistente. Aunque en sus más valiosas propiedades se encuentran un buen aislante. Lo podemos encontrar bajo las formas de transparentes y opaco. Se utiliza para bolsas y sacos de los empleados en comercios y supermercados, tuberías flexibles, aislantes para conductores eléctricos (enchufes, conmutadores), juguetes, etc. que requieren flexibilidad.
El PEBD , polietileno de baja densidad, o LDPE (low density polietylene), como se conoce internacionalmente, se utiliza para fabricar bolsas flexibles, embalajes industriales, techos de invernaderos agrícolas, etc. También gracias a su resistencia dieléctrica se utilizan para aislante de cables eléctricos
Polipropileno
El PP es un termoplástico que se obtiene por polimerización del propileno. Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso. El PP es un plástico rígido de alta cristalinidad y elevado Punto de Fusión, excelente resistencia química y de más baja densidad. Al adicionarle distintas cargas (talco, caucho, fibra de vidrio, etc.), se potencian sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería. (El PP es transformado en la industria por los procesos de inyección, soplado y extrusión/termoformado.)
Película/Film (para alimentos, snacks, cigarrillos, chicles, golosinas, indumentaria). Bolsas tejidas (para papas, cereales). Envases industriales (Big Bag). Hilos cabos, cordelería. Caños para agua caliente. Jeringas descartables. Tapas en general, envases. Bazar y menaje. Cajones para bebidas. Baldes para pintura, helados. Potes para margarina. Fibras para tapicería, cubrecamas, etc. Telas no tejidas (pañales descartables). Alfombras. Cajas de batería, paragolpes y auto partes.
Poliestireno
Se designa con las siglas PS. Es un plástico más frágil, que se puede colorear y tiene una buena resistencia mecánica, puesto que resiste muy bien los golpes. Sus formas de presentación más usuales son la laminar. Se usa para fabricar envases, tapaderas de bisutería, componentes electrónicos y otros elementos que precisan una gran ligereza, muebles de jardín, mobiliario de terraza de bares, etc. La forma esponjosa también se llama PS expandido con el nombre POREXPAN o corcho blanco, que se utiliza para fabricar embalajes y envases de protección, así como en aislamientos térmicos y acústicos en paredes y techos. También se emplea en las instalaciones de calefacción.
Poliester
También puede denominarse RESINA - POLIÉSTER. Se designa con la abreviatura RP. Su principal propiedad es que polimeriza a temperatura ambiente con ayuda de un elemento químico endurecedor, lo que confiere gran facilidad para utilizarlo en elementos con un proceso de fabricación sencillo. Este tipo de plástico es rígido, duro y frágil. El poliéster puede obtenerse en formas de kilos. Se emplea en la fabricación de fibras sintéticas textiles, TERGAL, TERYLENE, TERLENKA.
Estos tejidos son adecuados para prendas de vestir, puesto que no se arrugan, no encojen y se secan fácilmente. El poliéster mejora sus características mecánicas al ser reforzado con fibra de vidrio, lo que le convierte en un material muy resistente, empleado en la fabricación de depósitos, contenedores, bidones y Piscinas.
El poliéster reforzado con fibra de vidrio u otras fibras se emplea también en la aeronáutica y en la industria del automóvil en forma de paneles para construir carrocerías, así como tapicerías y accesorios del vehículo
Cronología de las cintas autoadhesivas
1845 Por primera vez se utiliza el caucho natural para cintas médicas
1908 Invención del celofán (primera extrusión de xantato)
1909 Primera fabricación del papel Kraft en los Estados Unidos
1918 Se utiliza el estireno-butadieno como elastómero
1924 Primera producción de acetato de celulosa
1923 ntroducción de la cinta de enmascarar
1930 Introducción de la cinta de celofán marca
1939 Se desarrolla el poli-isobutileno como elastómero
1953 Se patenta el acetato de celulosa como soporte de cinta
1959 Se patentan las cintas autoadhesivas con base adhesiva de acrilato
1950-60 Las resinas de terpeno se introducen como agentes para aumentar la Pegajosidad en cintas autoadhesivas.
1961 Se introduce el Magic Mending semitransparente y el transparente
1966 Se introduce la cinta de polipropileno, las resinas de petróleo se comienza a utilizar como agentes para aumentar la Pegajosidad
1962 Se introduce el "Filmoplast P"
1964 Se introduce el "Filmoplast P-90"
1970-80 En la Biblioteca Británica se crea la "Cinta de Reparación de Documentos"
1984 Se introduce un depósito alcalino de calcio en "Filmoplast P" y "Filmoplast P-90"
Clasificacion de las cintas
Encontramos las cintas de doble cara con los siguientes materiales de soporte: film, fibra sin tejer, transfer, tejido y espuma.
Las cintas con el tipo de soporte film se caracterizan por su estabilidad dimensional, resistencia al rasgado, barrera a los plastificantes y en el caso del PET, resistencia a la temperatura.
Las cintas con soporte de fibra sin tejer se caracterizan por su maleabilidad, resistencia a la temperatura, su capacidad de corte con la mano y su translucidez.
La cintas sin soporte (transfer) se caracterizan por ser una masa adhesiva de extrema maleabilidad, bajo espesor y translucidez.
Las cintas con soporte de tejido, son cintas gruesas, resistentes al corte, temperatura y maleables.
Las cintas con soporte de espuma se caracterizan por su elevado espesor, actúan como compensadores de superficies irregulares y tensiones. Atenúan vibraciones e impactos.
Estos soportes son combinados con distintos sistemas de adhesivos.
Adhesivo Acrílico : Es adecuado para aplicaciones permanentes y exteriores. Se adhiere bien sobre substratos polares (PET, PC, vidrio, metales...), tiene una alta resistencia a las altas temperaturas, envejecimiento, rayos UV y humedad.
Adhesivo de caucho natural y caucho sintético: son adecuados para la unión de superficies no polares o baja adhesión y en aplicaciones de uso general. Con un alto "tack" inicial y una excelente adhesión a superficies tales como polietileno, polipropileno
Titulo original en inglés:A CLOSER LOOK AT PRESSURE-SENSITIVE TAPES: UPDATE ON CONSERVATION STRATEGIES
Por: Elissa O'Loughlin y Linda S. Stiber Gracias por su colaboraciòn
Lucio
