用于改善粘合的层压体 【技术领域】
本发明涉及纸板层压体结构，该结构有改善的、对热熔体粘合剂的热封。该层压体结构含有一种添加剂一种聚烯烃中的无机填料，以提高该热熔体粘合剂在比该聚烯烃单独更低的温度对该层压体基材的传热和粘合强度。
背景技术
已经有多种涂料被施用到纸板基材上，以提供可以用于各种目的的复合材料。具体地说，人们已经将聚乙烯涂料施用到纸板基材上，作为一种用于构建纸板容器的热封层。在某些应用上，理想的是使用热熔体粘合剂(也称为热熔体胶)将多个表面粘合在一起。此类应用的实例包括将一个把手安置到该容器的侧壁上，或将多个容器组合在一起作为一个单元销售(通常简称为“多件套”)。
在这些应用中，重要的是该纸板基材(经由热熔体粘合剂)对邻接材料的密封(或粘合)质量要强有力。该密封的破坏会导致在给客户装运期间这些容器的分离，或者在提升期间把手与该包装的分离。作为一种质量控制核查，人们典型地通过撕裂样品和测定密封区域内纤维撕裂的百分率来评估该密封。不足100％纤维撕裂表明该密封不足以确保在装运和消费者使用期间该多件套单元或把手元件牢固附着。
用来产生这种类型的纸板基材的现有商业性材料只使用聚乙烯。虽然聚乙烯涂料单独就可以有效地作为粘合基材，但若该热熔体施用的恰当进行没有得到确保，则现场上的失败就会发生。这些失败的常见根本原因包括：热熔体粘合剂温度不足，施用到该表面上的粘合剂地数量不正确(或数量少)，和所使用热熔体粘合剂的特定品级的选择不正确。这些问题的解决方案包括施用到该胶区上的热熔体粘合剂的数量和/或提高该热熔体粘合剂的温度和/或改变该热熔体粘合剂。尽管这些方法改善了密封质量，但它们典型地是不好的，因为它们需要多种因用途而异的热熔体粘合剂库存、增加热熔体粘合剂的使用量从而提高成本、或者改造热熔体施用器以允许更高的温度。此外，热熔体粘合剂温度的提高会引起降解(冒烟和黑斑)。
因此，本发明的一个目的是提供一种材料，该材料可以供给一种克服了这些问题的热熔体粘合剂用的、改善密封和粘合的基材。
有填料的聚烯烃在挤塑涂布方面是众所周知的。聚合物内填料的通常使用包括改变表面滑度、摩擦系数、改善自粘合期间的热封、表面自由能、和改善挤塑涂布期间涂料对基材(例如聚乙烯对纸板)的粘合。当前业内没有人提到使用有填料聚合物来改善热熔体粘合剂对有填料聚合物的粘合。
【发明内容】
本发明的一种较好实施方案揭示一种有填料的聚烯烃(聚乙烯)层压体材料，与现有聚烯烃(聚乙烯)基材相比，该层压体材料提供改善的对热熔体粘合剂的粘合性能。
附图简要说明
图1是本发明层压体的一种较好实施方案的一种横截面表述；和
图2是本发明层压体的另一种较好实施方案的一种横截面表述。
【具体实施方式】
公开了一种层压体结构，与现有聚烯烃(聚乙烯)基材相比，该结构改善了对热熔体粘合剂的粘合性能。本发明的用途包括将把手施用到用涂布纸板生产的容器上，以及将多个容器组合成一个单一单元(多件套)。这种技术的其它用途是所期待的，业内技术人员应能确认和包括这些用途。所有重量均以每3000平方英尺的磅数表示。
参照图1，较好的结构5含有一种纸板基材10(1-300磅)，在一侧上以5-40磅、较好约12磅的涂料重量向其施用一种含有无机填料材料的聚乙烯聚合物层12的涂料。该填料可以是但不限于碳酸钙、二氧化钛、滑石、粘土、碳质土、玻璃珠、颜料、或其它无机材料。填料的加入量范围可以是1-40％、较好的数量是15wt％。然后，在含填料聚乙烯层12上施用一种热熔体粘合剂14。
参照图2，一种替代的较好结构25含有一种纸板基材30(1-300磅)，在一侧向其施用一种聚合物涂料32。这种涂料可以在层34的罩面漆之前包括一种单层挤塑或多层共挤塑。层34是一种含有无机填料材料的聚乙烯材料，涂层重量为5-40磅、较好约12磅。该高热容填料材料可以是但不限于碳酸钙、二氧化钛、滑石、粘土、碳质土、玻璃珠、和颜料。填料的添加量可以在1-40wt％范围内、较好的数量为15wt％。然后，向该含填料聚烯烃层34上施用一种热熔体粘合剂36。
层12或层34中使用的聚烯烃可以是但不限于低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、及其共混物。
实施例
使用一种与图1中层压体5的格式一致的结构，生产一种容器。该层压体包括一种212磅/3msf单位面积重量纸板材料，该材料涂布12磅/3msf与15wt％添加量的碳酸钙共混的聚乙烯。此外，该结构的反面是阻透材料和聚乙烯的组合。在经由挤塑涂布的含填料聚乙烯层生产期间，没有遇到任何困难。把卷料转化成切开的一升三角顶纸盒。也测试了不含有碳酸钙的市售纸盒。
使用一台Barber Colman热封试验机来评估该构造的自密封性。该Barber Colman使用2个加热钳加热整个样品使界面温度上升，使得能进行热封。加热到指定温度30秒之后，将样品取出，然后使之冷却。
聚合物材料的热封典型地被报告为热粘性(放置得彼此接触然后分离开的熔融聚合物)或热封强度(冷却后使样品分离开所需要的力)。在纸板应用中，粘合质量是作为该纸板的纤维撕裂百分率的函数评定级别的，因为纸板纤维是在界面上聚合物分离之前分离的。
粘合质量是通过给密封区域内的纤维撕裂水平(以该密封区域的百分率计)评级来判断的。这种测试的结果汇总于表1中。比较表明，添加了15wt％碳酸钙的聚乙烯，与不包括填料的对照样品比较，达到100％纤维撕裂密封所需要的温度降低20°F(11.1℃)。这一点的意义在于当使用该填料时无需提高该热熔体粘合剂的温度就能实现密封。表1：层压体自热封 达到100％纤维撕裂 所需要的温度(°F/℃)对照-Eastman 1924p聚乙烯 210/98.9试验-添加15wt％CaCO3的Eastman1924p聚乙烯 190/87.8
表1是与若干种其它聚乙烯材料比较的本发明的层压体对层压体密封比较。
除以上所述的测试外，还使用一种商用多件套器具来评估这些样品，该器具向基材上施用热熔体粘合剂，使该基材粘合到一种纸板外包装上，从而将多个容器固定在一起。为了这种测试之目的，先让该热熔体冷却，然后进行分离和粘合质量测定(以纤维撕裂百分率量度)。表2中列出在两个不同温度上对多种样品进行这种测试的结果。表2：层压体对热熔体粘合剂密封 纤维撕裂 百分率，％热熔体粘合剂温度350°F/177℃对照-Eastman 1924p聚乙烯 10-20试验-添加15wt％CaCO3的Eastman 1924p聚乙烯 100热熔体粘合剂温度365°F/185℃对照-Eastman 1924p聚乙烯 50-80试验B1，添加15wt％CaCO3的聚乙烯，涂漆，印刷 100
表2是与若干种其它聚乙烯材料比较的本发明的层压体对热熔体粘合剂比较。
这些结果表明，在对照组中观察到粘合性能(纤维撕裂百分率)的大差异。此外，尽管热熔体粘合剂温度的提高确实改善了密封性能，但它不是商业上可接受的。成鲜明对照的是，用添加15wt％CaCO3的聚乙烯生产的基材显示出100％纤维撕裂。
虽就描述了与所公开发明一致的纸盒结构的较好实施方案，但对于业内技术人员显而易见的是，只要不背离随后权利要求书中所定义的本发明范围，就可以进行改变、增加、和删除。