可发泡热熔粘合剂组合物及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可发泡热熔粘合剂组合物以及用于组装和密封箱、托盘和纸盒的方 法。
【背景技术】
[0002] 将热熔粘合剂在熔融状态时施加到基材，并冷却以使粘合剂层硬化。此类粘合剂 广泛地用于各种商业和工业应用，包括用于密封纸板箱（cardboardcases)、袋、托盘和纸 盒（cartons);以及对于非织造制品和箱制品，用于粘结层合物。一些包装应用需要粘合 剂，以在处理中在极端应力和冲击下对基材保持强烈粘结。此外，箱和纸盒在运输过程中经 常会遇到非常高的温度，因此在这些应用中需要具有足够良好的耐热性的粘合剂。"足够良 好的耐热性"应理解为是指已粘结的粘合剂在升高的温度，例如高于52°C(125°F)保持纤 维撕裂，并且因此在受作用于升高的温度时，不应立即软化，结果是粘合剂粘结松动和/或 被粘结的部件相对于彼此偏移。
[0003] 基于各种聚合物的发泡的热熔粘合剂描述于US5, 342, 858、US5, 369, 136、US 6, 008, 262和JPH5-17730中。已发泡的粘合剂含有闭孔泡沫，在粘合剂基质中具有气体 泡或空气泡。使用已发泡的粘合剂具有各种经济和环境益处，包括更低的使用量、更低的成 本、更少的废弃物、更低的储存需求以及更高的间隙填充能力。尽管已发泡的粘合剂的益处 很多，但已发泡的粘合剂与未发泡的对应物相比通常具有较低的粘合性和较低的可靠性。
[0004] 本发明力图改善已发泡的热熔粘合剂的可靠性和粘合性。另外，可发泡热熔粘合 剂和由其制得的包装提供环境和经济上更合理的产品。
【发明内容】
[0005] 本发明涉及可发泡热熔粘合剂组合物、使所述可发泡热熔粘合剂组合物发泡的方 法以及使用已发泡的热熔粘合剂组合物的方法。对于包装应用，所述已发泡的热熔粘合剂 提供可靠的粘合性与高的耐热性。本发明提供环境和经济上合理的粘合剂，所述粘合剂向 施加有该粘合剂的包装提供足够的粘合性。
[0006] 在本发明的一个实施方案中，提供可发泡热熔粘合剂组合物，其包含：约90重 量％ -约99. 9重量％的热熔粘合剂；以及约0. 1重量％ -约10重量％的含有刚性链段和 弹性链段的交替嵌段的嵌段共聚物。所述可发泡热熔粘合剂组合物任选地包含约〇. 05重 量％-约10重量％的发泡促进剂（foamcellpromoter)。在发泡后，已发泡的粘合剂具有 约20-约80体积/体积％的体积百分比。
[0007]另一个实施方案提供使所述可发泡热熔粘合剂发泡的方法，其包括以下步骤：制 备可发泡热熔粘合剂组合物，所述可发泡热熔粘合剂组合物包含约90重量％ -约99. 9重 量％的热熔粘合剂以及约0. 1重量％ -约10重量％的含有刚性链段和弹性链段的交替嵌 段的嵌段共聚物；将所述可发泡热熔粘合剂加热到熔融状态；将气体或空气机械混合到熔 融的可发泡热熔粘合剂组合物中；以及释放已发泡的热熔粘合剂。
[0008] 再一个实施方案提供使所述可发泡热熔粘合剂发泡的方法，其包括以下步骤：制 备可发泡热熔粘合剂组合物，所述可发泡热熔粘合剂组合物包含约90重量％ -约99. 9重 量％的热熔粘合剂以及约0. 1重量％ -约10重量％的含有刚性链段和弹性链段的交替嵌 段的嵌段共聚物；向所述粘合剂中加入约〇. 05重量％ -约10重量％的发泡促进剂，直到形 成均匀混合物；将所述可发泡粘合剂组合物在热熔体（hotmelt)中加热到一个温度（T1); 然后，将所述粘合剂栗送到软管和/或喷嘴中，其中所述软管/喷嘴的温度为温度（T2)。所 述T2高于T1，并且所述粘合剂在T1基本上不含任何泡沫，并且所述粘合剂在T2达到最大 量或接近最大量的泡沫。以这种方式，在将粘合剂施加到基材上之前即刻产生泡沫。
[0009] 本发明的又一个实施方案提供制备纸盒、袋、箱或密封件（sealer)包装的方法， 其包括以下步骤：制备可发泡热熔粘合剂组合物，所述可发泡热熔粘合剂组合物包含约90 重量％ -约99. 9重量％的热熔粘合剂、约0. 1重量％ -约10重量％的含有刚性链段和弹 性链段的交替嵌段的嵌段共聚物以及任选存在的〇. 1重量％ -约10重量％的发泡促进剂； 将所述可发泡热熔粘合剂加热到熔融状态；以及将已发泡的热熔粘合剂施加到纸盒、袋、箱 或密封件的基材上。
【附图说明】
[0010] 图1是模量对温度的ARES曲线。
[0011] 图2是tanδ对时间的ARES时间扫描（sweep)曲线。
[0012] 图3是泡沫高度百分比对经过时间的曲线。
【具体实施方式】
[0013] 本文引用的所有文献的全部内容都通过引用并入。
[0014] 除非另有说明，否则重量百分比（重量％ )基于进行任何发泡之前粘合剂的总重 量。
[0015] 本文中使用的术语"聚合物"是指均聚物或不同（共）聚合物的掺合物。
[0016] 本发明基于以下发现：向热熔粘合剂中加入0.1重量％-10重量％的含有刚性链 段和弹性链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热性的可发泡 热熔粘合剂。本文所述的可发泡粘合剂组合物可用于传统的包装产品，例如袋、箱、纸盒或 密封件中。所述可发泡粘合剂组合物可在对制造过程进行非常小的改变的情况下容易地在 传统设备中使用。通过使用本发明的可发泡粘合剂组合物，可在用更少的粘合剂并且产生 更少废弃物的情况下制造包装产品。最终的结果是环境和经济上合理的粘合剂和包装产 品。
[0017] 在一个实施方案中，本发明包括可发泡热熔粘合剂组合物，所述可发泡热熔粘合 剂组合物包含约90重量％ -约99. 9重量％的热熔粘合剂、约0. 1重量％ -约10重量％的 含有刚性链段和弹性链段的交替嵌段的嵌段共聚物以及任选存在的约〇. 05重量％ -约10 重量％的发泡促进剂。在发泡后，已发泡的粘合剂具有约20-约80体积/体积％，优选约 30-约70体积/体积％的体积百分比。
[0018] 所述热熔粘合剂可由任何数目的材料制成。理想的是，所述热熔粘合剂组合物包 含聚合物、增粘剂、任选存在的錯、增塑剂、油、稳定剂和添加剂。所述热熔粘合剂的类型取 决于最终用途应用和所期望的性能性质。可用于本发明的可发泡热熔粘合剂的典型的热熔 粘合剂是热塑性聚合物；然而，热固性粘合剂也涵盖在内。
[0019] 热塑性热熔粘合剂可由任何数目的聚合物制成。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、聚烯烃、聚酰胺、聚酯、热塑性聚氨酯、反应 性聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物、聚己内酯、聚碳酸酯、含氟聚合物、聚硅氧烷橡胶、热塑性弹 性体和聚吡咯。
[0020] 在优选实施方案中，所述可发泡热熔粘合剂中的热熔粘合剂包含选自乙烯-乙酸 乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚烯烃的聚合物。
[0021] 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物优选具有小于40%的乙酸乙烯酯含量，以及约5-约 2, 500克/10分钟的根据ASTM测量的熔体指数。
[0022] 乙烯-丙烯酸酯共聚物具有小于40%的丙烯酸酯含量，以及约5-约2500克/10 分钟的根据ASTMD1238测量的熔体指数范围。乙烯-丙烯酸酯共聚物的实例包括乙烯-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] 聚烯烃聚合物包括C2-C20共聚物和三元共聚物。根据单体和共聚单体的选择，以 及聚合中的催化剂，聚烯烃可以是基本上无定形的、半结晶的或结晶的。根据所需的结晶度 和分子量，可选择单体的各种组合作为用于热熔粘合剂的聚合物。可选择具有窄的分子量 分布的金属茂催化的聚烯烃以及非金属茂催化的（Zigler-Natta催化的）聚烯烃作为用于 粘合剂的基础聚合物。
[0024] 优选聚烯烃的实例包括乙烯-α-烯烃，例如(：2与C3、C4、C5、C6、C7、Cs、C9、C1Q、Cn 和/或C12，其在190°C下根据ASTMD1238测量的熔体指数为大于约5-约2, 500克/10分 钟并且聚合物的总结晶度为约10% -约25%。另一种优选烯烃是丙烯共聚物，例如(：3与 C2、C4、C5、C6、C7、Cs、C9、C1Q、Cn和 / 或C12，其在 190°C根据ASTMD1238 测量的熔体指数为大 于约5-约2, 500克/10分钟并且聚合物的总结晶度为约10% -约25%。
[0025] 热塑性热熔粘合剂中的聚合物含量为约10重量％ -约70重量％，优选约20重 量％ _约60重量％。
[0026] 基于热熔粘合剂中的聚合物来选择增粘剂。尽管增粘剂与聚合物之间的可混溶性 在为热熔粘合剂组合物选择特定增粘剂时是主要因素，但在可发泡热熔粘合剂中可使用可 混溶性较差的增粘剂。基于粘合剂的总重量，增粘剂组分通常可以约20重量％ -约80重 量％，优选约30重量％ -约60重量％存在。
[0027] 如通过ASTM方法E28测定的，典型的增粘剂具有约70°C-约150°C，更优选约 95°C-约130°C的环球软化点。
[0028] 有用的增粘树脂可包括任何相容的树脂或其混合物，例如天然和改性松香，包括 例如脂松香、木松香、妥尔油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香、树脂酸盐和聚合松香；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、氢化松香的甘油酯、聚 合松香的甘油酯、氢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；如通过ASTM方法 E28-58T所测定软化点为约70°C_150°C的聚萜烯树脂；酚醛改性的萜烯树脂和其氢化衍生 物，包括例如由二环萜烯和酚在酸性介质中缩合产生的树脂产物；具有约70°C-135Γ