专利名称：适于有机金属催化剂的使用非迁移性阻滞剂的可控固化脂肪族层压粘合剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有较长适用期和较快固化速率的双组分聚氨酯粘合剂组合物。本发明还涉及多层食品包装材料，其包含粘接材料的相邻层的双组分聚氨酯粘合剂组合物的固化反应产物。
背景技术：
食品包装已经从玻璃瓶和金属罐演变成了软袋,后者可用来彻底地包裹和封装一切食品，从汤羹到饮料到金枪鱼再到坚果。这些软袋包括多层层压材料的叠加片层，其沿着边缘密封，从而在叠加片层之间和密封边缘之内封装食物产品。一个广为人知的软食品袋商业范例是CAPRISUN果汁袋。软食品袋可以由单个、折叠的片层或两个叠加单个片层形成。软袋的每块片层均是精细的多层结构，其由特定材料的叠加层构成，每一层与相邻层通过粘合剂粘接。每一层的材料在选择上要满足适当性质，例如阻隔性，如阻挡氧气或水；物理性质，如拉伸强度；或通过热封熔化和熔合成接触层的热塑能力。包裹食品的软袋片层或壁的横断面总厚度是，例如，但不限于，大约2毫英寸(0.002英寸)(0.05mm)至大约20 毫英寸(0.020 英寸)(0.5mm)。典型地，食品包装多层材料在第一外表面上至少具有热熔性密封层，其包括热塑性聚合物例如聚丙烯，以及在相对的外表面上具有抗损层(abuse-resistance layer)。抗损层可以是聚酯层或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层，而且其它材料，包括提供合适性质的其它聚酯也可以使用。阻隔层(由一层或多层，例如金属箔，铝氧化物(AlOx)，硅氧化物(SiOx)，聚偏二氯乙烯，乙烯乙烯醇共聚物限定)可以任选地位于密封层和外部聚酯层之间。每层与相邻层通过粘合剂粘接，所述粘合剂通常是可固化的、双组分聚氨酯粘合剂组合物。 双组分聚氨酯粘合剂组合物通常包含在混合到一起之前在室温下是液体或糊状物的组分。组合物的一种组分包括多元醇。另一种组分包含单体性的、聚合性的或预聚合物异氰酸酯。上述组分的一种或二者可以包含其它成分例如增链剂或催化剂。两种粘合剂组分单独存放且在使用前即刻充分混合在一起。一旦上述组分混合，在自由异氰酸酯基团和来自多元醇的活性氢之间开始固化反应。如果在主要的固化反应后，还存在过量的自由异氰酸酯基团，其会被来自大气中的环境湿气或者来自基材表面的湿气所固化。混合之后，在混合组分部分地固化至对于施用到基材上过浓的粘度之前，存在开放时间或“适用期”。适用期的一个定义是混合后的粘合剂组合物在粘度增加到初始混合粘度的两倍时所需要的时间。在施用到基材上后，混合的组合物继续固化，在转变成固态的同时逐步显示粘接强度。适用期和固化速率通常是相关的。组合物的固化速率越快，其反应越快，适用期越短。用来加快固化速率的添加剂同样可以缩短适用期。因此，两组分粘合剂组合物的配方需要在期望的快速固化速率和期望的长适用期之间寻找一个平衡。人们期望适用期较长，因为这样可以使混合的粘合剂在必须停止处理以便清理设备和更换粘合剂之前有更长的时间可以施用到基材上，并且使待粘接的基材的润湿时间更长。长适用期可以使粘合剂的工作寿命周期最大化，反过来又会简化加工设备的设计。快速固化可以使粘合剂快速牢固地粘接到基材上，处理速度更快并且最小化加工时间以及粘接但未完全固化的材料存储。制备软食品袋的方法包括在外层上印刷期望的图片和/或其它信息，然后粘合地层压各层，制备软包装材料的片层。层压后，片层材料固化足够长时间，使粘合剂形成期望的强度和耐热性。完全固化也使在片层材内的粘合剂组分交联从而大大减少粘合剂组分迁移到随后封装的食物产品之内的可能性。该固化时间可以是，例如，一至十天或更长。在一些应用中，食品包装要进行“高温蒸煮包装”或“高温蒸煮处理”。这是指用来给密封食品袋内的食品带来“商业无菌”条件的热处理方法。在上述方法中，封装食品的密封食品包装在加压大气下的热水和蒸汽中进行处理，这种情况下，水是温度高于水的大气压沸点温度的液态。通常的高温蒸煮处理温度从大约240华氏度至大约275华氏度。 “商业无菌”意味着包装产品放在指定的最低温度下指定的最小时间，足以杀死基本上所有病理性破坏性有机体。指定温度和时间根据包装内的产品种类变化而变化，这些对于本领域技术人员是熟知的。包装需要经过所述热处理过程以满足商业无菌条件的实际时间长度取决于许多因素，例如处理温度，处理设备设计和功能，包装尺寸和构造，包装内所含产品性质等等。处理时间短至5分钟至10分钟可以是足够的，在一些情况下，高温蒸煮处理时间通常是大约30分钟至大约60分钟。高温蒸煮的食品包装应当大体上在高温蒸煮条件下是物理稳定的，以便包装外观在高温蒸煮处理之后对于通常消费者是可接受的。也就是说，包装不是有害扭曲的，起皱的，折叠的，或者其他方式损坏的，并且可以为使用者提供商业上可接受的外观。高温蒸煮处理可接受的定义在 21CFR176.170 表 2 中 “Components of Paper and Paperboard inContact with Aqueous and Fatty Foods (与水性和脂肪食品接触的纸和纸板成分)”,使用条件“A”，“在212华氏度之上高温热消毒”。如同任何与食品接触的材料一样，人们越来越关注可能从包装上通过或迁移到包装内所含食品的材料及其控制问题。在进行高温蒸煮处理之后，由于包装暴露于升高的压强和温度下，食品包装引起的关注更大。美国联邦食品和药品管理局推荐了测试方法(Guidance for Industry:Preparation of Premarket Submissions for Food ContactSubstances:Chemistry Recommendations ;源自FDA网站)以测量可能从食品包装上迁移到食品上的材料含量。这些以及其它测试方法都是本领域技术人员所熟知的。向食物产品上迁移高水平的化学成分的食品包装片层材料通常是不期望的或者在食品包装应用中不被接受。
美国专利7，834，123公开了使用8_羟基喹啉阻滞剂以在组合物中在两组分聚氨酯粘合剂组合物的混合步骤与固化开始之间提供一个诱导期(例如，延迟固化)。所公开的阻滞剂具有以下结构
权利要求
1.一种双组分聚氨酯粘合剂组合物，其包括一种或多种多元醇作为第一组分；以及一种或多种异氰酸酯作为第二组分；催化剂和具有如下结构的阻滞剂
2.权利要求1所述的粘合剂，其中A、B、C、D、E和F中的至少一个是-CH2OH,并且剩余的A、B、C、D、E和F各自是氢。
3.权利要求1所述的粘合剂，其中所述阻滞剂是5-羟甲基-8-羟基喹啉。
4.权利要求1所述的粘合剂，其中所述阻滞剂占所述粘合剂的大约0.0001重量％至大约10重量％。
5.权利要求1所述的粘合剂，其中所述催化剂选自锡催化剂、有机锡催化剂、有机金属催化剂、胺催化剂、叔胺催化剂及其任意混合物。
6.权利要求1所述的粘合剂，其中所述催化剂是二月桂酸二丁基锡。
7.权利要求1所述的粘合剂，其中所述催化剂是二月桂酸二丁基锡和一种或多种胺催化剂的混合物。
8.权利要求1所述的粘合剂，其中所述催化剂占所述粘合剂的大约0.001重量％至大约I重量％。
9.权利要求1所述的粘合剂，其中所述催化剂占所述粘合剂的大约0.01重量％至大约0.3重量％。
10.权利要求1所述的粘合剂，其中所述一种或多种多元醇的羟基官能度为至少2并且分子量为大约500至大约5000。
11.权利要求1所述的粘合剂，其中所述一种或多种多元醇选自聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烃多元醇及其任意混合物。
12.权利要求1所述的粘合剂，其中所述一种或多种多元醇占所述粘合剂的大约25重量％至大约75重量％。
13.权利要求1所述的粘合剂，其中所述一种或多种异氰酸酯选自预聚的异氰酸酯，聚合的异氰酸酯，单体异氰酸酯及其任意混合物。
14.权利要求1所述的粘合剂，其中所述粘合剂进一步包含一种或多种增链剂，所述增链剂选自低分子量二醇、含醇的二胺和胺、低分子量多元醇、含多元醇的多元胺和胺、乙二醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、己二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇、羟基封端的聚氧化乙烯(聚乙二醇)、乙二胺、聚氧化丙烯二胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四(2-羟丙基)乙二胺及其任意混合物。
15.权利要求1所述的粘合剂，其中所述粘合剂任选地包含占所述粘合剂大约O至大约20重量％的一种或多种增链剂。
16.一种食品包装层压片层，其包括第一层压片层部分，所述第一层压片层部分包括通过权利要求1的粘合剂组合物的固化反应产物粘接到阻隔层上的热塑性层。
17.一种食品包装层压片层，其包含通过粘合剂组合物的固化反应产物粘接到阻隔层上的热塑性聚合物层，所述粘合剂组合物由包含一种或多种多元醇的第一组分、以及包含一种或多种异氰酸酯的第二组分、催化剂和具有如下结构的阻滞剂制备得到:暴:
18.一种食品包装，包括: 第一层压片层部分，其包含通过粘合剂组合物的固化反应产物粘接到阻隔层上的热塑性层，所述粘合剂组合物由包含一种或多种多元醇的第一组分、以及包含一种或多种异氰酸酯的第二组分、催化剂和具有如下结构的阻滞剂制备得到:暴:
19.权利要求18所述的食品包装，经过高温蒸煮处理。
20.权利要求18所述的食品包装，其中第一片层部分和第二片层部分是单个折叠片层的一部分。
全文摘要
一种双组分聚氨酯粘合剂组合物，其具有一种或多种多元醇作为第一组分以及一种或多种异氰酸酯作为第二组分。该组合物还包含催化剂以及用来延迟固化反应的初始部分的羟基烷基-8-羟基喹啉阻滞剂。阻滞剂在固化过程中连接在粘合剂基质上。上述组合物可以提供长的开放时间，改善的待粘接基材的润湿性，快速的固化速率和阻滞剂与固化的粘合剂基质之间的粘接。该粘合剂适用于粘接软性食品包装片层的各层。另外，还涉及使用这种粘合剂制备的软性食品袋。
文档编号C08L75/04GK103097484SQ201180024615
公开日2013年5月8日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年5月17日
发明者G·科尔巴赫, B·拉玛林加姆 申请人:汉高公司