可發泡熱熔粘合劑組合物及其用圖
【技術領域】
[0001] 本發明涉及可發泡熱熔粘合劑組合物以及用于組裝和密封箱、托盤和紙盒的方 法。
【背景技術】
[0002] 將熱熔粘合劑在熔融狀態時施加到基材，并冷卻以使粘合劑層硬化。此類粘合劑 廣泛地用于各種商業和工業應用，包括用于密封紙板箱（cardboardcases)、袋、托盤和紙 盒（cartons);以及對于非織造制品和箱制品，用于粘結層合物。一些包裝應用需要粘合 劑，以在處理中在極端應力和沖擊下對基材保持強烈粘結。此外，箱和紙盒在運輸過程中經 常會遇到非常高的溫度，因此在這些應用中需要具有足夠良好的耐熱性的粘合劑。"足夠良 好的耐熱性"應理解為是指已粘結的粘合劑在升高的溫度，例如高于52°C(125°F)保持纖 維撕裂，并且因此在受作用于升高的溫度時，不應立即軟化，結果是粘合劑粘結松動和/或 被粘結的部件相對于彼此偏移。
[0003] 基于各種聚合物的發泡的熱熔粘合劑描述于US5, 342, 858、US5, 369, 136、US 6, 008, 262和JPH5-17730中。已發泡的粘合劑含有閉孔泡沫，在粘合劑基質中具有氣體 泡或空氣泡。使用已發泡的粘合劑具有各種經濟和環境益處，包括更低的使用量、更低的成 本、更少的廢棄物、更低的儲存需求以及更高的間隙填充能力。盡管已發泡的粘合劑的益處 很多，但已發泡的粘合劑與未發泡的對應物相比通常具有較低的粘合性和較低的可靠性。
[0004] 本發明力圖改善已發泡的熱熔粘合劑的可靠性和粘合性。另外，可發泡熱熔粘合 劑和由其制得的包裝提供環境和經濟上更合理的產品。
【發明內容】
[0005] 本發明涉及可發泡熱熔粘合劑組合物、使所述可發泡熱熔粘合劑組合物發泡的方 法以及使用已發泡的熱熔粘合劑組合物的方法。對于包裝應用，所述已發泡的熱熔粘合劑 提供可靠的粘合性與高的耐熱性。本發明提供環境和經濟上合理的粘合劑，所述粘合劑向 施加有該粘合劑的包裝提供足夠的粘合性。
[0006] 在本發明的一個實施方案中，提供可發泡熱熔粘合劑組合物，其包含：約90重 量％ -約99. 9重量％的熱熔粘合劑；以及約0. 1重量％ -約10重量％的含有剛性鏈段和 彈性鏈段的交替嵌段的嵌段共聚物。所述可發泡熱熔粘合劑組合物任選地包含約〇. 05重 量％-約10重量％的發泡促進劑（foamcellpromoter)。在發泡后，已發泡的粘合劑具有 約20-約80體積/體積％的體積百分比。
[0007]另一個實施方案提供使所述可發泡熱熔粘合劑發泡的方法，其包括以下步驟：制 備可發泡熱熔粘合劑組合物，所述可發泡熱熔粘合劑組合物包含約90重量％ -約99. 9重 量％的熱熔粘合劑以及約0. 1重量％ -約10重量％的含有剛性鏈段和彈性鏈段的交替嵌 段的嵌段共聚物；將所述可發泡熱熔粘合劑加熱到熔融狀態；將氣體或空氣機械混合到熔 融的可發泡熱熔粘合劑組合物中；以及釋放已發泡的熱熔粘合劑。
[0008] 再一個實施方案提供使所述可發泡熱熔粘合劑發泡的方法，其包括以下步驟：制 備可發泡熱熔粘合劑組合物，所述可發泡熱熔粘合劑組合物包含約90重量％ -約99. 9重 量％的熱熔粘合劑以及約0. 1重量％ -約10重量％的含有剛性鏈段和彈性鏈段的交替嵌 段的嵌段共聚物；向所述粘合劑中加入約〇. 05重量％ -約10重量％的發泡促進劑，直到形 成均勻混合物；將所述可發泡粘合劑組合物在熱熔體（hotmelt)中加熱到一個溫度（T1); 然后，將所述粘合劑栗送到軟管和/或噴嘴中，其中所述軟管/噴嘴的溫度為溫度（T2)。所 述T2高于T1，并且所述粘合劑在T1基本上不含任何泡沫，并且所述粘合劑在T2達到最大 量或接近最大量的泡沫。以這種方式，在將粘合劑施加到基材上之前即刻產生泡沫。
[0009] 本發明的又一個實施方案提供制備紙盒、袋、箱或密封件（sealer)包裝的方法， 其包括以下步驟：制備可發泡熱熔粘合劑組合物，所述可發泡熱熔粘合劑組合物包含約90 重量％ -約99. 9重量％的熱熔粘合劑、約0. 1重量％ -約10重量％的含有剛性鏈段和彈 性鏈段的交替嵌段的嵌段共聚物以及任選存在的〇. 1重量％ -約10重量％的發泡促進劑； 將所述可發泡熱熔粘合劑加熱到熔融狀態；以及將已發泡的熱熔粘合劑施加到紙盒、袋、箱 或密封件的基材上。
【附圖說明】
[0010] 圖1是模量對溫度的ARES曲線。
[0011] 圖2是tanδ對時間的ARES時間掃描（sweep)曲線。
[0012] 圖3是泡沫高度百分比對經過時間的曲線。
【具體實施方式】
[0013] 本文引用的所有文獻的全部內容都通過引用并入。
[0014] 除非另有說明，否則重量百分比（重量％ )基于進行任何發泡之前粘合劑的總重 量。
[0015] 本文中使用的術語"聚合物"是指均聚物或不同（共）聚合物的摻合物。
[0016] 本發明基于以下發現：向熱熔粘合劑中加入0.1重量％-10重量％的含有剛性鏈 段和彈性鏈段的交替嵌段的嵌段共聚物，提供具有可靠的粘合性和改善的耐熱性的可發泡 熱熔粘合劑。本文所述的可發泡粘合劑組合物可用于傳統的包裝產品，例如袋、箱、紙盒或 密封件中。所述可發泡粘合劑組合物可在對制造過程進行非常小的改變的情況下容易地在 傳統設備中使用。通過使用本發明的可發泡粘合劑組合物，可在用更少的粘合劑并且產生 更少廢棄物的情況下制造包裝產品。最終的結果是環境和經濟上合理的粘合劑和包裝產 品。
[0017] 在一個實施方案中，本發明包括可發泡熱熔粘合劑組合物，所述可發泡熱熔粘合 劑組合物包含約90重量％ -約99. 9重量％的熱熔粘合劑、約0. 1重量％ -約10重量％的 含有剛性鏈段和彈性鏈段的交替嵌段的嵌段共聚物以及任選存在的約〇. 05重量％ -約10 重量％的發泡促進劑。在發泡后，已發泡的粘合劑具有約20-約80體積/體積％，優選約 30-約70體積/體積％的體積百分比。
[0018] 所述熱熔粘合劑可由任何數目的材料制成。理想的是，所述熱熔粘合劑組合物包 含聚合物、增粘劑、任選存在的錯、增塑劑、油、穩定劑和添加劑。所述熱熔粘合劑的類型取 決于最終用途應用和所期望的性能性質。可用于本發明的可發泡熱熔粘合劑的典型的熱熔 粘合劑是熱塑性聚合物；然而，熱固性粘合劑也涵蓋在內。
[0019] 熱塑性熱熔粘合劑可由任何數目的聚合物制成。本文中使用的聚合物包括乙 烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚烯烴、聚酰胺、聚酯、熱塑性聚氨酯、反應 性聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物、聚己內酯、聚碳酸酯、含氟聚合物、聚硅氧烷橡膠、熱塑性彈 性體和聚吡咯。
[0020] 在優選實施方案中，所述可發泡熱熔粘合劑中的熱熔粘合劑包含選自乙烯-乙酸 乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚烯烴的聚合物。
[0021] 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物優選具有小于40%的乙酸乙烯酯含量，以及約5-約 2, 500克/10分鐘的根據ASTM測量的熔體指數。
[0022] 乙烯-丙烯酸酯共聚物具有小于40%的丙烯酸酯含量，以及約5-約2500克/10 分鐘的根據ASTMD1238測量的熔體指數范圍。乙烯-丙烯酸酯共聚物的實例包括乙烯-丙 烯酸正丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物和乙烯-乙酸乙酯共聚物。
[0023] 聚烯烴聚合物包括C2-C20共聚物和三元共聚物。根據單體和共聚單體的選擇，以 及聚合中的催化劑，聚烯烴可以是基本上無定形的、半結晶的或結晶的。根據所需的結晶度 和分子量，可選擇單體的各種組合作為用于熱熔粘合劑的聚合物。可選擇具有窄的分子量 分布的金屬茂催化的聚烯烴以及非金屬茂催化的（Zigler-Natta催化的）聚烯烴作為用于 粘合劑的基礎聚合物。
[0024] 優選聚烯烴的實例包括乙烯-α-烯烴，例如(：2與C3、C4、C5、C6、C7、Cs、C9、C1Q、Cn 和/或C12，其在190°C下根據ASTMD1238測量的熔體指數為大于約5-約2, 500克/10分 鐘并且聚合物的總結晶度為約10% -約25%。另一種優選烯烴是丙烯共聚物，例如(：3與 C2、C4、C5、C6、C7、Cs、C9、C1Q、Cn和 / 或C12，其在 190°C根據ASTMD1238 測量的熔體指數為大 于約5-約2, 500克/10分鐘并且聚合物的總結晶度為約10% -約25%。
[0025] 熱塑性熱熔粘合劑中的聚合物含量為約10重量％ -約70重量％，優選約20重 量％ _約60重量％。
[0026] 基于熱熔粘合劑中的聚合物來選擇增粘劑。盡管增粘劑與聚合物之間的可混溶性 在為熱熔粘合劑組合物選擇特定增粘劑時是主要因素，但在可發泡熱熔粘合劑中可使用可 混溶性較差的增粘劑。基于粘合劑的總重量，增粘劑組分通常可以約20重量％ -約80重 量％，優選約30重量％ -約60重量％存在。
[0027] 如通過ASTM方法E28測定的，典型的增粘劑具有約70°C-約150°C，更優選約 95°C-約130°C的環球軟化點。
[0028] 有用的增粘樹脂可包括任何相容的樹脂或其混合物，例如天然和改性松香，包括 例如脂松香、木松香、妥爾油松香、蒸餾松香、氫化松香、二聚松香、樹脂酸鹽和聚合松香；天 然和改性松香的甘油酯和季戊四醇酯，包括例如灰木松香的甘油酯、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；天然萜烯的共 聚物和三元共聚物，包括例如苯乙烯/萜烯和α-甲基苯乙烯/萜烯；如通過ASTM方法 E28-58T所測定軟化點為約70°C_150°C的聚萜烯樹脂；酚醛改性的萜烯樹脂和其氫化衍生 物，包括例如由二環萜烯和酚在酸性介質中縮合產生的樹脂產物；具有約70°C-135Γ