專利名稱：用于改善粘合的層壓體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紙板層壓體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有改善的、對熱熔體粘合劑的熱封。該層壓體結(jié)構(gòu)含有一種添加劑一種聚烯烴中的無機(jī)填料，以提高該熱熔體粘合劑在比該聚烯烴單獨更低的溫度對該層壓體基材的傳熱和粘合強度。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有多種涂料被施用到紙板基材上，以提供可以用于各種目的的復(fù)合材料。具體地說，人們已經(jīng)將聚乙烯涂料施用到紙板基材上，作為一種用于構(gòu)建紙板容器的熱封層。在某些應(yīng)用上，理想的是使用熱熔體粘合劑(也稱為熱熔體膠)將多個表面粘合在一起。此類應(yīng)用的實例包括將一個把手安置到該容器的側(cè)壁上，或?qū)⒍鄠€容器組合在一起作為一個單元銷售(通常簡稱為“多件套”)。
在這些應(yīng)用中，重要的是該紙板基材(經(jīng)由熱熔體粘合劑)對鄰接材料的密封(或粘合)質(zhì)量要強有力。該密封的破壞會導(dǎo)致在給客戶裝運期間這些容器的分離，或者在提升期間把手與該包裝的分離。作為一種質(zhì)量控制核查，人們典型地通過撕裂樣品和測定密封區(qū)域內(nèi)纖維撕裂的百分率來評估該密封。不足100％纖維撕裂表明該密封不足以確保在裝運和消費者使用期間該多件套單元或把手元件牢固附著。
用來產(chǎn)生這種類型的紙板基材的現(xiàn)有商業(yè)性材料只使用聚乙烯。雖然聚乙烯涂料單獨就可以有效地作為粘合基材，但若該熱熔體施用的恰當(dāng)進(jìn)行沒有得到確保，則現(xiàn)場上的失敗就會發(fā)生。這些失敗的常見根本原因包括熱熔體粘合劑溫度不足，施用到該表面上的粘合劑的數(shù)量不正確(或數(shù)量少)，和所使用熱熔體粘合劑的特定品級的選擇不正確。這些問題的解決方案包括施用到該膠區(qū)上的熱熔體粘合劑的數(shù)量和/或提高該熱熔體粘合劑的溫度和/或改變該熱熔體粘合劑。盡管這些方法改善了密封質(zhì)量，但它們典型地是不好的，因為它們需要多種因用途而異的熱熔體粘合劑庫存、增加熱熔體粘合劑的使用量從而提高成本、或者改造熱熔體施用器以允許更高的溫度。此外，熱熔體粘合劑溫度的提高會引起降解(冒煙和黑斑)。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種材料，該材料可以供給一種克服了這些問題的熱熔體粘合劑用的、改善密封和粘合的基材。
有填料的聚烯烴在擠塑涂布方面是眾所周知的。聚合物內(nèi)填料的通常使用包括改變表面滑度、摩擦系數(shù)、改善自粘合期間的熱封、表面自由能、和改善擠塑涂布期間涂料對基材(例如聚乙烯對紙板)的粘合。當(dāng)前業(yè)內(nèi)沒有人提到使用有填料聚合物來改善熱熔體粘合劑對有填料聚合物的粘合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種較好實施方案揭示一種有填料的聚烯烴(聚乙烯)層壓體材料，與現(xiàn)有聚烯烴(聚乙烯)基材相比，該層壓體材料提供改善的對熱熔體粘合劑的粘合性能。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明層壓體的一種較好實施方案的一種橫截面表述；和圖2是本發(fā)明層壓體的另一種較好實施方案的一種橫截面表述。
具體實施例方式
公開了一種層壓體結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有聚烯烴(聚乙烯)基材相比，該結(jié)構(gòu)改善了對熱熔體粘合劑的粘合性能。本發(fā)明的用途包括將把手施用到用涂布紙板生產(chǎn)的容器上，以及將多個容器組合成一個單一單元(多件套)。這種技術(shù)的其它用途是所期待的，業(yè)內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)能確認(rèn)和包括這些用途。所有重量均以每3000平方英尺的磅數(shù)表示。
參照圖1，較好的結(jié)構(gòu)5含有一種紙板基材10(1-300磅)，在一側(cè)上以5-40磅、較好約12磅的涂料重量向其施用一種含有無機(jī)填料材料的聚乙烯聚合物層12的涂料。該填料可以是但不限于碳酸鈣、二氧化鈦、滑石、粘土、碳質(zhì)土、玻璃珠、顏料、或其它無機(jī)材料。填料的加入量范圍可以是1-40％、較好的數(shù)量是15wt％。然后，在含填料聚乙烯層12上施用一種熱熔體粘合劑14。
參照圖2，一種替代的較好結(jié)構(gòu)25含有一種紙板基材30(1-300磅)，在一側(cè)向其施用一種聚合物涂料32。這種涂料可以在層34的罩面漆之前包括一種單層擠塑或多層共擠塑。層34是一種含有無機(jī)填料材料的聚乙烯材料，涂層重量為5-40磅、較好約12磅。該高熱容填料材料可以是但不限于碳酸鈣、二氧化鈦、滑石、粘土、碳質(zhì)土、玻璃珠、和顏料。填料的添加量可以在1-40wt％范圍內(nèi)、較好的數(shù)量為15wt％。然后，向該含填料聚烯烴層34上施用一種熱熔體粘合劑36。
層12或?qū)?4中使用的聚烯烴可以是但不限于低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、及其共混物。
實施例使用一種與圖1中層壓體5的格式一致的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)一種容器。該層壓體包括一種212磅/3msf單位面積重量紙板材料，該材料涂布12磅/3msf與15wt％添加量的碳酸鈣共混的聚乙烯。此外，該結(jié)構(gòu)的反面是阻透材料和聚乙烯的組合。在經(jīng)由擠塑涂布的含填料聚乙烯層生產(chǎn)期間，沒有遇到任何困難。把卷料轉(zhuǎn)化成切開的一升三角頂紙盒。也測試了不含有碳酸鈣的市售紙盒。
使用一臺Barber Colman熱封試驗機(jī)來評估該構(gòu)造的自密封性。該Barber Colman使用2個加熱鉗加熱整個樣品使界面溫度上升，使得能進(jìn)行熱封。加熱到指定溫度30秒之后，將樣品取出，然后使之冷卻。
聚合物材料的熱封典型地被報告為熱粘性(放置得彼此接觸然后分離開的熔融聚合物)或熱封強度(冷卻后使樣品分離開所需要的力)。在紙板應(yīng)用中，粘合質(zhì)量是作為該紙板的纖維撕裂百分率的函數(shù)評定級別的，因為紙板纖維是在界面上聚合物分離之前分離的。
粘合質(zhì)量是通過給密封區(qū)域內(nèi)的纖維撕裂水平(以該密封區(qū)域的百分率計)評級來判斷的。這種測試的結(jié)果匯總于表1中。比較表明，添加了15wt％碳酸鈣的聚乙烯，與不包括填料的對照樣品比較，達(dá)到100％纖維撕裂密封所需要的溫度降低20°F(11.1℃)。這一點的意義在于當(dāng)使用該填料時無需提高該熱熔體粘合劑的溫度就能實現(xiàn)密封。

表1是與若干種其它聚乙烯材料比較的本發(fā)明的層壓體對層壓體密封比較。
除以上所述的測試外，還使用一種商用多件套器具來評估這些樣品，該器具向基材上施用熱熔體粘合劑，使該基材粘合到一種紙板外包裝上，從而將多個容器固定在一起。為了這種測試之目的，先讓該熱熔體冷卻，然后進(jìn)行分離和粘合質(zhì)量測定(以纖維撕裂百分率量度)。表2中列出在兩個不同溫度上對多種樣品進(jìn)行這種測試的結(jié)果。

表2是與若干種其它聚乙烯材料比較的本發(fā)明的層壓體對熱熔體粘合劑比較。
這些結(jié)果表明，在對照組中觀察到粘合性能(纖維撕裂百分率)的大差異。此外，盡管熱熔體粘合劑溫度的提高確實改善了密封性能，但它不是商業(yè)上可接受的。成鮮明對照的是，用添加15wt％CaCO3的聚乙烯生產(chǎn)的基材顯示出100％纖維撕裂。
雖就描述了與所公開發(fā)明一致的紙盒結(jié)構(gòu)的較好實施方案，但對于業(yè)內(nèi)技術(shù)人員顯而易見的是，只要不背離隨后權(quán)利要求書中所定義的本發(fā)明范圍，就可以進(jìn)行改變、增加、和刪除。
權(quán)利要求
1.一種層壓體，包括a)一種有一個外表面和一個內(nèi)表面的紙板基材；b)一層涂布到該紙板基材外表面上的、含有無機(jī)填料的聚烯烴；和c)一種施用到該含有無機(jī)填料的聚烯烴上的熱熔粘合劑。
2.按照權(quán)利要求1的層壓體，其中，該聚烯烴是低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、或其共混物。
3.按照權(quán)利要求1的層壓體，其中，該無機(jī)填料是碳酸鈣、二氧化鈦、滑石、粘土、碳質(zhì)土、玻璃珠、或顏料。
4.按照權(quán)利要求3的層壓體，其中，該無機(jī)填料是在該含無機(jī)填料聚烯烴層的1-40wt％的范圍內(nèi)的。
5.按照權(quán)利要求3的層壓體，其中，該無機(jī)填料是該含無機(jī)填料聚烯烴層的15wt％。
6.按照權(quán)利要求1的層壓體，進(jìn)一步包含至少一種在含無機(jī)填料聚烯烴涂布之前涂布到該紙板基材內(nèi)側(cè)上的其它聚烯烴。
全文摘要
提供一種層壓體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致粘合性能比使用熱熔體粘合劑的用途的現(xiàn)有層壓體有所改善。該層壓體結(jié)構(gòu)包括一種添加到聚烯烴中的無機(jī)填料，以提高該熱熔體粘合劑在比聚烯烴單獨更低的溫度時對層壓體基材的傳熱和粘合強度。
文檔編號D21H27/10GK1638964SQ03804967
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月4日
發(fā)明者A·C·布什曼, J·I·馬奇曼 申請人:國際紙業(yè)公司