專利名稱：熱熔膠粘劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱熔膠粘劑，其表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫性能和低溫性能的平衡，在包裝應(yīng)用中具有特別的優(yōu)勢(shì)。
背景技術(shù)：
熱熔膠粘劑在包裝業(yè)中被廣泛應(yīng)用，用來(lái)密封紙板箱、托盤和硬紙殼箱。許多種類的包裝應(yīng)用要求使用既抗熱又耐寒的膠粘劑。在熱填充包裝應(yīng)用中，使用具有極高抗熱性和優(yōu)良耐寒性的熱熔膠粘劑是至關(guān)重要的，比如，用于包裝熔融干酪、酸奶酪或者新鮮烘烤產(chǎn)品的硬紙殼箱、盒子或托盤的密封和封閉操作，這些產(chǎn)品隨后經(jīng)受冷藏或冷凍。密封通過(guò)卡車或鐵路運(yùn)輸?shù)娜萜?盒子、紙箱和類似物)同樣需要具有良好抗熱性和良好耐寒性的膠粘劑。在卡車或火車中運(yùn)輸和/或儲(chǔ)存的密封容器會(huì)暴露于夏天的很高溫度(高達(dá)165°F或者更高)和冬天的很低溫度(低到約-20°F或者更低)下。因此，包裝應(yīng)用中使用的熱熔膠粘劑要求具有足夠強(qiáng)的能力，使封裝的容器在運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)爆開。盡管基于乙烯乙酸乙烯酯和/或乙烯丙烯酸正丁酯的熱熔膠粘劑已經(jīng)在包裝應(yīng)用中被使用，但仍然需要新型和改進(jìn)的熱熔膠粘劑配方，包括基于具有高抗熱性和優(yōu)良冷粘著力的新聚合物的配方。本發(fā)明正著眼于這種需要。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種具有優(yōu)良抗熱和抗寒性能的熱熔膠粘劑，和用這種膠粘劑將底材粘合在一起、封閉/密封箱子和硬紙箱以及類似容器的方法，以及含有這種膠粘劑的制品。本發(fā)明的一方面提供包含乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物(ethylene-2-ethylhexyl acrylate copolymer)的熱熔膠粘劑。優(yōu)選的膠粘劑配方也包括功能化聚乙烯添加劑、增黏劑和蠟。本發(fā)明的另一方面涉及可在約300°F或更低時(shí)應(yīng)用以及具有高耐熱性的熱熔膠粘劑。本發(fā)明向本領(lǐng)域提供低應(yīng)用溫度熱熔膠粘劑，其具有約150°F以上的熱應(yīng)力值(heat stress value)，更優(yōu)選為約155°F以上。包含乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物以及優(yōu)選也包含功能化聚乙烯添加劑、增黏劑以及蠟的低應(yīng)用溫度熱溶膠粘劑被包括在內(nèi)。本發(fā)明的又一方面涉及密封和/或制造或形成箱子(case)、紙箱(carton)、托盤(tray)、盒子或袋子的方法。該方法包括使用熱熔膠粘劑，其中該膠粘劑包含乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物。本發(fā)明的再一方面涉及包含含有乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物的熱熔膠粘劑的制品。在一個(gè)實(shí)施方式中，該制品是用于包裝產(chǎn)品的紙箱(carton)、箱子(case)、托盤(tray)或者袋子，所述紙箱、箱子、托盤或者袋子用含有乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物的熱熔膠粘劑制成。這些包裝的制品可以包括已經(jīng)被這種熱熔膠粘劑粘著的硬紙板或者紙板。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在包裝產(chǎn)品之前，在制品的制造過(guò)程中，將膠粘劑預(yù)先應(yīng)用于該物品上，比如紙盒、箱子、托盤或者袋子。本發(fā)明的進(jìn)一步方面涉及紙箱、箱子、托盤或袋子中的被包裝制品，特別是被包裝的食品，其中該紙箱、箱子、托盤或袋子包含乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物。本發(fā)明也提供將底材粘結(jié)在相似或不相似底材上的方法，包括在至少一個(gè)底材上施用熔化的熱熔膠粘劑組合物以及將所述多個(gè)底材粘合在一起，其中該熱熔膠粘劑含有乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物。
發(fā)明詳述在此完整地引入這里所引用的所有文件作為參考。在熱填充包裝應(yīng)用中以及當(dāng)被包裝的貨物在可能暴露于極端溫度的條件下運(yùn)輸和/或儲(chǔ)存時(shí)，使用具有極高耐熱性能并且具有良好耐寒性的熱熔膠粘劑是至關(guān)重要的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用乙烯-丙烯酸2-乙基己酯(ethylene-2-ethylhexylacrylate)(EEHA)共聚物可以獲得具有優(yōu)異的高溫和低溫性能平衡的熱熔膠粘劑。本發(fā)明的膠粘劑可被配制為，在低到至少約-20°F或高達(dá)約160°F或以上，具有部分到全部的纖維撕裂(fiber tear)。同傳統(tǒng)用于制造熱熔膠粘劑的聚合物相比，舉例而言，乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和乙烯丙烯酸正丁酯(EnBA)，EEHA(ethylene-2-ethylhexyl acrylate)具有更低的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg＜-50℃)，更高的熔點(diǎn)(Tm＞70℃)以及更小的極性。已發(fā)現(xiàn)，基于EEHA的熱熔膠粘劑與功能化的聚烯烴(例如，順丁烯二酸酐改性的聚乙烯，諸如Eastman Chemical公司的Epolene C-18/C-16和Honeywell公司的A-C 575A)具有良好的相容性，并且具有非凡的抗熱性能(在高溫下維持纖維撕裂(fiber tear)的能力)和優(yōu)良的耐寒性能(在低溫下維持纖維撕裂的能力，即在低溫下不“爆開”)。優(yōu)選的膠粘劑配方具有至少100°F的熱應(yīng)力值，更優(yōu)選為120°F或更高，再優(yōu)選為140°F或更高，以及最優(yōu)選為大于150°F。用來(lái)制造本發(fā)明膠粘劑的EEHA基聚合物可以從賓夕法尼亞州費(fèi)城的Atofina Chemical公司經(jīng)商業(yè)途徑獲得，商品名為L(zhǎng)otryEH。優(yōu)選使用的是含有約18％到約45％的丙烯酸乙基己酯以及MI值為約40到約1000的EEHA聚合物。EEHA聚合物的用量一般為大約5wt％到約50wt％之間，更優(yōu)選為大約5wt％到約40wt％之間。被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的其它適于制造熱熔膠粘劑的聚合物也可以包含在本發(fā)明的配方之中。這樣的聚合物包括非晶態(tài)聚烯烴、含乙烯的聚合物和橡膠狀嵌段共聚物，以及它們的摻混物。無(wú)規(guī)和嵌段共聚物，以及它們的摻混物，可以在本發(fā)明的實(shí)踐中使用。除了EEHA之外，該膠粘劑也可優(yōu)選地包含至少一種其它的乙烯共聚物，和包含兩種或者兩種以上其它聚合物的摻混物。這里用到的術(shù)語(yǔ)乙烯共聚物是指乙烯的均聚物、共聚物和三元共聚物。乙烯共聚物的實(shí)例包括具有一個(gè)或多個(gè)可以與乙烯共聚的極性單體的共聚物，比如乙酸乙烯酯或一元羧酸的其它乙烯基酯，或者丙烯酸或甲基丙烯酸或它們與甲醇、乙醇或其它醇形成的酯。包括乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸正丁酯、亞乙基丙烯酸、甲基丙烯酸亞乙酯和它們的混合物及摻混物。其它實(shí)例包括但不限于回收的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯、乙烯/α-烯烴共聚物、聚-(丁烯-1-共-乙烯)、無(wú)規(guī)立構(gòu)聚丙烯、低密度聚乙烯、均相線性乙烯/α-烯烴共聚物、低熔融指數(shù)丙烯酸正丁酯共聚物、乙烯-乙烯酯共聚物。在乙烯共聚物中期望的極性單體含量通常在大約1到約60wt％之間，優(yōu)選為15到45wt％，更優(yōu)選為25wt％以上。乙烯共聚物的熔融指數(shù)優(yōu)選在約10到約5000克/10分鐘之間。當(dāng)這些額外的聚合物存在時(shí)，它們的含量達(dá)膠粘劑組合物重量的約30wt％，通常在約5到約25wt％之間，優(yōu)選達(dá)約20wt％，更優(yōu)選為約2wt％到約15wt％之間。特別優(yōu)選的膠粘劑包括功能化聚乙烯聚合物。功能化聚乙烯添加劑的商業(yè)來(lái)源是可以得自Eastman Chemical公司的EpoleneC-18/C-16和可以得自Honeywell公司的AC 575A。在本發(fā)明的組合物中含有這些功能化聚乙烯導(dǎo)致改進(jìn)的工作性能。可選地，在本領(lǐng)域中，聚乙烯也可以被認(rèn)為是或被稱作蠟。當(dāng)它被稱為“功能化聚乙烯添加劑”時(shí)，該成分構(gòu)成聚合物成分的一部分；當(dāng)它被稱為聚乙烯蠟時(shí)，該成分構(gòu)成蠟成分的一部分。聚乙烯蠟可以是，也可以不是功能化聚乙烯。同樣，乙烯丙烯酸正丁酯和/或乙烯乙酸乙烯酯的共聚物可在本發(fā)明組合物中優(yōu)選使用。乙烯丙烯酸正丁酯優(yōu)選含有高達(dá)約45重量％的丙烯酸正丁酯，一般為15到35％，熔融指數(shù)小于約900，更典型小于約400。乙烯乙酸乙烯酯共聚物一般含有少于約30％的乙酸乙烯酯。乙烯丙烯酸正丁酯可以從以下渠道獲得賓夕法尼亞州費(fèi)城的Atofina Chemical公司，商品名為L(zhǎng)otrylBA；Exxon Chemical公司，商品名為Enable(例如，熔融指數(shù)為約330克/10分鐘、丙烯酸正丁酯含量大約為共聚物重量的33％的EN33330和熔融指數(shù)為約900、丙烯酸正丁酯含量大約為重量的35％的EN33900)，和MillenniumPetrochemicals公司，商品名為Enathene(例如，熔融指數(shù)為大約400克/10分鐘，丙烯酸正丁酯含量大約為共聚物重量的35％的EA89822)。乙烯乙酸乙烯酯共聚物可以從特拉華州Wilmington的DupontChemical公司獲得，商品名為Elvax(例如，熔融指數(shù)為400克/10分鐘，乙酸乙烯酯含量為共聚物重量的28％的Elvax210；熔融指數(shù)為800，乙酸乙烯酯含量為共聚物重量的約28％的Elvax205W和熔融指數(shù)為500，乙酸乙烯酯含量為共聚物重量的約18％的Elva410)。其它的乙烯乙酸乙烯酯共聚物可以從以下渠道獲得Exxon Chemical公司，商品名為Escorene(例如，UL7505)和伊利諾斯州Rolling Meadows的Millennium Petrochemicals公司，商品名為Ultrathene(例如UE64904)，以及北卡羅來(lái)納州Charlotte的AT Polymers&Film公司的AT共聚物(例如AT1850M)。乙烯丙烯酸甲酯共聚物同樣有用，可以從Exxon Chemical公司獲得，商品名為Optema(例如，熔融指數(shù)為約270克/10分鐘，丙酸甲酯含量大約為共聚物重量的20％的OptemaXS 93.04)。其它有用的聚合物包括乙烯丙烯酸正丁酯一氧化碳共聚物，其來(lái)自DuPont公司，商品名為Elvaloy；非晶態(tài)聚α烯烴聚合物，其來(lái)自得克薩斯州達(dá)拉斯的Rexene Products公司，商品名為Rextac；來(lái)自Creanova公司，商品名為Vestoplast；Exact5008，一種乙烯丁烯聚合物；ExxcoSLP-0394，一種乙烯丙烯聚合物；Exact3031，一種乙烯己烯聚合物，這些均可以從Exxon Chemical公司獲得；以及InsightSM-8400，一種乙烯辛烯聚合物，可以從密歇根州Midland的Dow Chemical公司獲得。含有約10到約28wt％丙烯酸甲酯的乙烯丙烯酸甲酯聚合物以及酸值為25到150的乙烯丙烯酸共聚物同樣可以在本發(fā)明實(shí)踐中被使用。本發(fā)明的膠粘劑組合物優(yōu)選被增黏。增黏劑組分的含量一般為約10wt％到約60wt％，更優(yōu)選為約20wt％到約50wt％，更加優(yōu)選為約20wt％到約40wt％。用ASTM method E28測(cè)定，增黏樹脂的環(huán)球軟化點(diǎn)通常在約70℃到150℃之間，更優(yōu)選為約90℃到135℃之間，最優(yōu)選為約95℃到130℃之間。下面描述的增黏樹脂的兩種或兩種以上的混合物可能會(huì)在某些配方中用到?？梢允褂玫脑鲳渲梢园ㄈ魏慰上嗳艿臉渲蛩鼈兊幕旌衔铮热缣烊坏暮透男缘乃上?，包括，例如，松香、木松香、塔羅油松香、蒸餾樹脂、氫化松香、二聚松香、樹脂酸鹽，以及聚合松香；天然的和改性松香的甘油酯和季戊四醇酯，包括，例如淺色木松香的甘油酯、氫化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、氫化松香的季戊四醇酯，以及酚醛改性的松香季戊四醇酯；天然萜的共聚物和三聚物，包括，例如，苯乙烯/萜和α甲基苯乙烯/萜；用ASTM method E28-58T測(cè)定，軟化點(diǎn)在約70℃到150℃之間的多萜樹脂；酚醛改性的多萜樹脂及其氫化衍生物，包括，例如，雙環(huán)萜和苯酚在酸性介質(zhì)中縮合得到的樹脂產(chǎn)品；環(huán)球軟化點(diǎn)在約70℃到135℃之間的脂肪石油烴樹脂；芳香石油烴樹脂及其氫化衍生物；以及脂環(huán)石油烴樹脂及其氫化衍生物。同樣包括的還有環(huán)狀或非環(huán)狀的C5樹脂以及芳香改性的無(wú)環(huán)或環(huán)狀的樹脂。可用于實(shí)踐本發(fā)明的商業(yè)可得的松香和松香衍生物的例子包括來(lái)自Arizona Chemical公司的SYLVALITE RE 110L，SYLVARESRE 115和SYLVARES RE 104；來(lái)自DRT公司的Dertocal 140；來(lái)自Arakawa Chemical公司的Limed Rosin No.1，GB-120和Pencel C。商業(yè)可得的酚醛改性的萜類樹脂的例子是來(lái)自Arizona Chemical公司的Sylvares TP 2024HM和Sylvares TP 300。優(yōu)選的增黏劑是合成烴類樹脂。包括脂肪族或脂環(huán)族烴、芳香烴、芳香改性的脂肪族或脂環(huán)族烴以及它們的混合物。非限定性例子包括脂肪烯烴來(lái)源的樹脂，比如來(lái)自Goodyear，商品名為WingtackExtra的產(chǎn)品以及Exxon公司的Escorez1300系列產(chǎn)品。該類別中常用的C5增黏樹脂是戊間二烯和2-甲基-2-丁烯的二烯-烯烴共聚物，它的軟化點(diǎn)大約是95℃。這種樹脂可以購(gòu)買得到，商品名為Wingtack 95。Eastotac H115(來(lái)自Eastman Chemical)，一種基于氫化環(huán)戊二烯，軟化點(diǎn)為115℃的增黏劑是特別優(yōu)選的增黏劑。C9芳香族/脂肪族烯烴來(lái)源的芳香烴樹脂同樣有用，它們從Startomer and Cray Valley公司得到，商品名為Norsolene，以及來(lái)自Rulgers系列的TK芳香烴樹脂。Norsolene M1090是一種低分子量熱塑性的烴類聚合物，環(huán)球軟化點(diǎn)為95-105℃，可以從Cray Valley公司購(gòu)買得到。可以在上述添加的增黏劑中摻入少量的烷基酚增黏劑，來(lái)改善這些膠粘劑的高溫性能。以少于總配方的20％添加的烷基酚是相容性的并且可適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，提高高溫粘合性能。烷基酚可以從ArakawaChemical公司購(gòu)得，商品名為Tamanol和從Scheneclady International公司的幾個(gè)產(chǎn)品系列獲得。適合本發(fā)明使用的蠟包括石蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、副產(chǎn)物聚乙烯蠟、費(fèi)托蠟、氧化費(fèi)托蠟以及官能化蠟如羥基硬脂酰胺蠟和脂肪酰胺蠟。在本技術(shù)領(lǐng)域，通常用合成高熔點(diǎn)蠟這個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)包括高密度低分子量的聚乙烯蠟、副產(chǎn)物聚乙烯蠟和費(fèi)托蠟。用于本發(fā)明實(shí)踐的特別優(yōu)選的是改性蠟，包括醋酸乙烯改性的蠟，比如AC-400(Hoheywell)和MC-400(來(lái)自Marcus Oil Company)；順丁烯二酸酐改性的蠟，比如Epolene C-18(來(lái)自Eastman Chemical)及AC-575A和AC-575P(來(lái)自Honeywell)；以及氧化蠟。來(lái)自CN Shelton的Sasol-SA/Moore&Munger公司的ParaflintC-80和ParaflintH-1，H-4和H-8，費(fèi)托蠟也是用于本發(fā)明實(shí)踐的優(yōu)選蠟。可被應(yīng)用于本發(fā)明實(shí)踐的石蠟包括來(lái)自佐治亞州Doraville的Astor Wax Corporation公司的Okerin236TP；來(lái)自得克薩斯州Houston的Pennzoll Products Co.的Penreco4913；來(lái)自CN Shelton的Moore&Munger公司的R-7152石蠟；以及來(lái)自加拿大ontario InternationalWaxes，Ltd.的石蠟1297；來(lái)自Citgo的Pacemaker以及來(lái)自Moore andMunger的R-2540，以及其它的石蠟，如來(lái)自CP Hall，商品名稱為1230，1236，1240，1245，1246，1255，1260和1262的產(chǎn)品。CP Hall 1246石蠟可從CP Hall通過(guò)商業(yè)途徑獲得(俄亥俄州Stow)。這里用到的微晶蠟是那些具有50重量％或者以上、長(zhǎng)度在30個(gè)碳到100個(gè)碳之間的環(huán)狀或支鏈烷烴的蠟。通常情況下它們比石蠟和聚乙烯蠟結(jié)晶差，熔點(diǎn)高于約70℃。例子包括來(lái)自俄克拉何馬州Tulsa的Petrolite Corp.的熔點(diǎn)為70℃的蠟，VictoryAmber蠟；來(lái)自伊利諾斯州芝加哥的Bareco公司的熔點(diǎn)為70℃的蠟，BarecoES-796Amber蠟；來(lái)自Astor Wax Corp.的熔點(diǎn)為80℃的蠟，Okerin117；來(lái)自俄克拉何馬州Tulsa的Petrolite Corp.的熔點(diǎn)分別為80℃和90℃的微晶蠟，Besquare175和195Amber蠟；來(lái)自賓夕法尼亞州Smethport的Industrial Raw Materals的熔點(diǎn)為90℃的蠟，Indramic91；以及來(lái)自紐約的Petrowax PA，Inc.的熔點(diǎn)為90℃的蠟，Petrowax9508 Light。落入該范疇的示例性高密度低分子量聚乙烯蠟包括可從Patrolite，Inc.(Tulsa，Okla.)獲得的乙烯均聚物，為PolywaxTM500、PolywaxTM1500和PolywaxTM2000。PolywaxTM2000的分子量大約為2000，Mw/Mn(分子量分布指數(shù))大約為1.0，16℃時(shí)的密度大約為0.97g/cm3，和熔點(diǎn)大約為126℃。用于本發(fā)明實(shí)踐的一種有用的聚乙烯蠟為Marcus 300。在本發(fā)明的配方中，一般蠟含量為約5到約60wt％，更優(yōu)選為約10到約45wt％，以及更加優(yōu)選為約15到約35wt％。優(yōu)選的蠟具有在120°F至250°F之間的熔融溫度，更優(yōu)選為150°F至230°F，以及最優(yōu)選為180°F至220°F。本發(fā)明的膠粘劑還優(yōu)選包含穩(wěn)定劑或者抗氧化劑。將這些化合物加入，以保護(hù)膠粘劑免于與氧的反應(yīng)所引起的降解，這些反應(yīng)由如熱、光或者來(lái)自原料比如增黏樹脂中殘存的催化劑這些事件所引發(fā)。這里包括的可使用的穩(wěn)定劑或者抗氧化劑是高分子量的受阻酚和多功能酚，比如含有硫和磷的酚類。受阻酚對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的，其特征是含有非常接近酚羥基的立體大體積基團(tuán)的酚類化合物。具體而言，叔丁基一般被替代在苯環(huán)上，占據(jù)酚羥基的鄰位中的至少一個(gè)。這些立體大體積取代基團(tuán)在羥基鄰近存在有助于減緩其伸縮震動(dòng)頻率，相應(yīng)地降低其反應(yīng)活性，從而這種阻礙作用使酚類化合物具有穩(wěn)定的性質(zhì)。典型的受阻酚包括1，3，5-三甲基-2，4，6-三-(3，5-二叔丁基-4-羥芐基)-苯；四-3(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸季戊四醇酯；正十八烷基-3(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯；4，4′-亞甲基雙(2，6-二叔丁基苯酚)；4，4′-硫代二(6-叔丁基鄰甲苯酚)；2，6-二叔丁基苯酚；6-(4-羥苯氧基)-2，4-二(正辛基-硫代)-1，3，5三嗪；二(正辛基硫代)乙基3，5-二叔丁基-4-羥基-苯甲酸酯；以及六[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基-苯基)丙酸酯]山梨醇。這些抗氧化劑的性能可以通過(guò)與已知的增效劑聯(lián)用被進(jìn)一步加強(qiáng)，比如諸如硫代二丙酸酯和亞磷酸鹽。硫代二丙酸二硬脂酰酯尤其有用。如果使用，這些穩(wěn)定劑的含量按重量計(jì)算，一般占約0.1到1.5％，優(yōu)選為0.25到1.0％。這些抗氧化劑可以從紐約州Hawthome的Ciba-Geigy公司購(gòu)得，包括是受阻酚的Irganox565，1010和1076。這些是主抗氧化劑，起自由基捕獲劑的作用，可以單獨(dú)使用，或與其它抗氧化劑聯(lián)合使用，比如Ciba-Geigy的亞磷酸鹽抗氧化劑，如Irgafos168。亞磷酸鹽催化劑被認(rèn)為是輔催化劑，一般不單獨(dú)使用。這些主要被用作過(guò)氧化物分解劑。其它可獲得的催化劑是康涅狄格州Stamford的Cytec Industries的CyanoxLTDP；和路易斯安那州Baton Rouge的Albemarle Corp.的Ethanox1330。許多這樣的抗氧化劑不是單獨(dú)使用就是同其它這樣的抗氧化劑結(jié)合使用。這些成分被少量加入到熱熔融物中，對(duì)其它的物理性質(zhì)沒(méi)有影響。其它可以被加入的同樣對(duì)物理性質(zhì)沒(méi)有影響的化合物是增加顏色的顏料或者熒光劑，這里僅舉兩例。類似這些的添加劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。根據(jù)膠粘劑最終用途的不同，可以包括其它的添加劑，例如傳統(tǒng)加入熱熔膠粘劑中的增塑劑、顏料和染料。另外，少量其它的增黏劑和/或蠟，比如微晶蠟、氫化蓖麻油和醋酸乙烯改性的合成蠟也可以被較少地加入到本發(fā)明的配方中，即多至重量的約10％。本發(fā)明膠粘劑的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式包含約5wt％到約50wt％的EEHA(ethylene-2-ethylhexyl acrylate)，約5wt％到約40wt％的蠟，多至60wt％的增黏劑，多至約20wt％的聚乙烯，多至約30wt％的EVA共聚物，多至約30wt％的EnBA共聚物和多至約1wt％的抗氧化劑。本發(fā)明的膠粘劑組合物通過(guò)如下方法制備在大約120℃以上，一般是150℃，在熔融狀態(tài)下將各組分混和，直到得到均一的摻混物，通常大約兩個(gè)小時(shí)就足夠。各種混和方法在本領(lǐng)域是已知的，任何一種可以制得均一摻混物的方法均能滿足需要。該膠粘劑期望被配制成用于低溫應(yīng)用，即可以在大約300°F和低至約200°F，更通常低至約250°F的溫度下應(yīng)用的配方。本發(fā)明中的熱熔膠粘劑在包裝、紙制品加工、卷煙制造、書本裝訂、封袋以及無(wú)紡物市場(chǎng)均有用處。該膠粘劑尤其適用于箱子、紙板箱和托盤的形成，以及作為密封膠粘劑，包括熱密封應(yīng)用，例如谷類食品、餅干和啤酒類產(chǎn)品的包裝。本發(fā)明所包括的有容器，例如紙箱、箱子、盒子、袋子、托盤和類似物，在容器被運(yùn)送給包裝者之前，該膠粘劑被其制造者施用其中。包裝之后，對(duì)容器進(jìn)行熱密封。預(yù)先應(yīng)用于底材表面，然后進(jìn)行再激活，使得包括再激活膠粘劑的底材能夠被粘結(jié)到第二底材上，這樣的膠粘劑期望包含促進(jìn)再激活的成分。優(yōu)選的再激活膠粘劑被配制成，在暴露于短時(shí)間的輻射能之后即再激活。在該實(shí)施方式中，膠粘劑含有吸收能量的成分，比如，諸如染料和顏料，近紅外吸收染料和顏料為特別優(yōu)選。膠粘劑也可以制成使用超聲波能量進(jìn)行再激活。優(yōu)選的膠粘劑在暴露于頻率為約15千赫到約40千赫的超聲波能量后即具有活性。需要粘合的底材被夾在其間的膠粘劑粘到一起，并用升壓機(jī)(booster)將其壓向超聲波喇叭。本發(fā)明的熱熔膠粘劑尤其適用于箱子密封應(yīng)用，即熱填充包裝應(yīng)用，其中超常的耐熱性能和耐寒性能至關(guān)重要；例如包裝隨后進(jìn)行冷藏或冷凍的熔融奶酪、酸奶酪或者新鮮烤制貨品的紙箱，箱子或者包裝托盤的密封和封閉操作，以及瓦楞箱的密封和封閉操作，瓦楞箱在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏中經(jīng)常承受高壓和不利的環(huán)境條件。需要被粘合的底材包括嶄新的或者循環(huán)使用的牛皮紙、高密度和低密度牛皮紙、紙板以及各種處理過(guò)的和涂層的牛皮紙和紙板。復(fù)合材料也可被用于包裝應(yīng)用，例如被用來(lái)包裝酒精飲料。這些復(fù)合材料包括層壓于鋁箔之上的紙板，該鋁箔又被層壓于膜材料之上，膜材料例如聚乙烯，聚酯薄膜，聚丙烯，聚偏二氯乙烯，乙烯醋酸乙烯酯和各種其它類型的膜。另外，這些膜材料也可以直接粘合在紙板或者牛皮紙上。由于許多種類的底材，特別是復(fù)合材料被應(yīng)用在包裝業(yè)中，因此上述提及的底材并不能窮舉所有情況。包裝過(guò)程使用的熱熔膠粘劑一般由活塞泵或齒輪泵擠壓裝置以帶狀擠壓于底材之上。熱熔應(yīng)用設(shè)備可以從幾家供應(yīng)商購(gòu)得，包括Nordson，ITW和Slautterback。輪式涂抹器(wheel applicator)在熱熔膠粘劑的應(yīng)用上同樣普遍使用，但比擠壓設(shè)備使用較少。下面的實(shí)施例只是用于說(shuō)明闡述的目的。配方中所有組分都是以重量作為量度。
實(shí)施例實(shí)施例1膠粘劑樣品A-E采用如下方法制備將表1中各組分在加熱到300°F的單葉片攪拌機(jī)中混和，直到均勻。
表1
實(shí)施例2樣品A-E以及34-2100(可從National Starch and ChemicalCompany通過(guò)商業(yè)途徑獲得的一種具有良好熱應(yīng)力的EnBA熱熔膠粘劑)經(jīng)過(guò)如下描述的試驗(yàn)。熱熔膠粘劑的熔融粘度使用Brookfield Thermosel粘度計(jì)測(cè)量，使用27號(hào)錠子。在165°F，室溫，40°F，0°F和-20°F下粘附力的測(cè)定用如下方法在300°F(或者對(duì)34-2100為350°F)下將寬度為(1/8)″的膠粘劑帶，施用在一塊兩面刻有凹槽的2″×3″瓦楞板上，并立即將第二塊瓦楞板與其接觸，形成粘合。立即將200克的重量施加在結(jié)合物頂部，作用時(shí)間為兩秒，以提供壓力。制備得到的樣品在室溫下放置一夜，然后在溫度不同的烤箱或者冰箱中放置8小時(shí)。然后用手將結(jié)合物分開，記錄形成的纖維撕裂(fiber tear)。熱應(yīng)力(heat stress)定義為受應(yīng)力的粘合失效時(shí)的溫度。熱應(yīng)力用如下方法測(cè)量在兩片特定尺寸的瓦楞紙板之間形成膠粘劑的復(fù)合結(jié)構(gòu)(壓為2×(1/2)″)。每次試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行三次。形成該復(fù)合物的膠粘劑帶隨后在155°F和160°F時(shí)被置于大約300克的懸臂應(yīng)力下8小時(shí)和24小時(shí)。試驗(yàn)結(jié)果被記錄為通過(guò)(兩個(gè)結(jié)合物都通過(guò)(P))、失敗(兩個(gè)結(jié)合物都沒(méi)有通過(guò)(F))或裂開(一個(gè)結(jié)合物通過(guò)而另一個(gè)失敗(S))。上述試驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。
表2 對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，在不背離其精神和范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行許多修改和變化。這里描述的具體實(shí)施方式
只是被作為例子舉出，本發(fā)明僅被所附的權(quán)利要求書以及等同于這些權(quán)利要求被授權(quán)的全部范疇所限定。
權(quán)利要求
1.一種低應(yīng)用溫度的熱熔膠粘劑，其包括乙烯丙烯酸2-乙基己酯共聚物。
2.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其具有高的熱應(yīng)力性質(zhì)和/或高溫粘合性質(zhì)。
3.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其具有良好的耐低溫性。
4.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，進(jìn)一步包括乙烯丙烯酸正丁酯共聚物，增黏劑和/或蠟。
5.一種熱熔膠粘劑，其包括乙烯丙烯酸2-乙基己酯共聚物和功能化聚乙烯添加劑。
6.權(quán)利要求5所述的膠粘劑，進(jìn)一步包括增黏劑和蠟。
7.權(quán)利要求5所述的膠粘劑，進(jìn)一步包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物和/或乙烯丙烯酸正丁酯共聚物。
8.權(quán)利要求6所述的膠粘劑，其中所述蠟為聚乙烯蠟。
9.權(quán)利要求6所述的膠粘劑，其中所述增黏劑為氫化脂肪烴增黏劑。
10.權(quán)利要求6所述的膠粘劑，其包括約5到約50wt％的乙烯丙烯酸2-乙基己酯共聚物，約5到約40wt％的蠟，約5到約60wt％的增黏劑，約5到約30wt％的功能化聚乙烯添加劑，多達(dá)約30wt％的乙烯乙酸乙烯酯共聚物，多達(dá)約30wt％的乙烯丙烯酸正丁酯共聚物以及多達(dá)約1wt％的抗氧化劑。
11.權(quán)利要求10所述的膠粘劑，其中所述蠟為費(fèi)托蠟。
12.權(quán)利要求11所述的膠粘劑，其包括約15到約35wt％的聚乙烯蠟。
13.一種制品，其包括權(quán)利要求1或5所述的膠粘劑。
14.權(quán)利要求13所述的制品，其為紙箱、箱子、托盤、袋子或書本。
15.一種密封和/或形成箱子、紙箱、托盤、袋子或書本的方法，其包括使用權(quán)利要求1或5所述的膠粘劑密封和/或形成所述箱子、紙箱、托盤、袋子或書本。
16.一種被包裝的制品，其被包含在紙箱、箱子、托盤或袋子中，其中所述紙箱、箱子、托盤或袋子包括權(quán)利要求1或5所述的膠粘劑。
17.權(quán)利要求16所述的被包裝的制品，其為被包裝的食品。
18.一種將底材粘結(jié)到相似或不相似的底材上的方法，包括向至少一個(gè)底材上施用熔融的熱熔膠粘劑組合物，并且將所述底材粘合在一起，所述熱熔膠粘劑包括乙烯丙烯酸2-乙基己酯共聚物、功能化的聚乙烯添加劑、增黏劑和蠟。
全文摘要
基于乙烯－2－乙己基的熱熔膠粘劑，發(fā)現(xiàn)在要求高抗熱性和優(yōu)良耐寒性的包裝應(yīng)用中有用處。
文檔編號(hào)C09J123/08GK1836020SQ200480023259
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者L-Z·龔, M·L·艾倫, J·A·梅哈菲, D·R·德賽, D·L·哈納, T·勒 申請(qǐng)人:國(guó)家淀粉及化學(xué)投資控股公司