專利名稱：熱溶性粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有凝膠結(jié)構(gòu)和凝膠性能的熱熔性粘合劑。這些粘合劑用于許多領(lǐng)域和特別適合用于濾器折疊用途。
本發(fā)明的背景常用的熱塑性熱熔性粘合劑是由熱塑性聚合物、增粘劑、蠟或增塑油和可能存在的其它常規(guī)添加劑組成。在過去，十分關(guān)注這些配制材料在粘合劑熔體(液體)和粘合形式(固體)中的性能。因?yàn)闊崛垠w是以它們的熔融液態(tài)施用，然后粘合和冷卻到其固態(tài)，所以熱熔體的液態(tài)和固態(tài)性能自然地決定了其在所需應(yīng)用中的機(jī)械和粘合中的性能。如此，注意力集中在固體和液體性能。
液固轉(zhuǎn)變的考慮主要僅僅集中在設(shè)計(jì)其發(fā)生的時(shí)刻。熔融的液態(tài)粘合劑必須在粘合過程中保持熔融，和在粘合劑潤濕兩種基材時(shí)開始固化。在潤濕基材之前的硬化或“固化”抑制了粘合的形成。
結(jié)晶是從液體較快速地轉(zhuǎn)變成固體，是蠟和在一定程度上是半結(jié)晶聚合物的特性。熱熔體的峰值結(jié)晶溫度和初始結(jié)晶溫度通常為了達(dá)到發(fā)生結(jié)晶的特定后續(xù)應(yīng)用時(shí)間而改進(jìn)。熱熔性粘合劑結(jié)晶和轉(zhuǎn)變成固體將理想地剛好在基材被粘合劑壓制之后快速地發(fā)生。這種快速固化將使粘合快速地以其永久強(qiáng)度粘合。實(shí)際上，粘合劑在離開施用噴嘴時(shí)開始固化過程，和在基材被粘合劑壓制之前發(fā)生冷卻。當(dāng)開始合適的相轉(zhuǎn)變時(shí)間時(shí)，在粘合形成之前的冷卻的量也起到作用。
與已知的液態(tài)和固態(tài)中的粘合劑性能相比，不太了解在液體和固體形式之間的轉(zhuǎn)變過程中的粘合劑性能。對這種轉(zhuǎn)變態(tài)的掌握可以用于改進(jìn)粘合劑的性能和用途。在本領(lǐng)域還需要這樣的熱熔性粘合劑配料，它是特別設(shè)計(jì)以形成會(huì)改進(jìn)粘合劑性能的向液態(tài)和固態(tài)的中間狀態(tài)。本發(fā)明的目的是解決這一問題。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種具有變化的液固相轉(zhuǎn)變的熱熔性粘合劑。本發(fā)明的粘合劑配制成經(jīng)過凝膠態(tài)，它是向液體和固體形式的中間形式。該凝膠狀態(tài)的性能與液體或固體的性能不同，可以配制成具有所需要的性能優(yōu)點(diǎn)和工藝需要。本發(fā)明提供一種在施用期間或在之后的任何時(shí)間顯示凝膠結(jié)構(gòu)和凝膠性能的熱熔性粘合劑。
本發(fā)明的熱熔性粘合劑配料經(jīng)過明顯的凝膠態(tài)，其中液相被捕獲在互鎖的三維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，也稱為固相。固相包含膠凝劑。液相包含熱塑性聚合物、增粘劑和任選的蠟。膠凝劑有利地是聚乙烯(PE)均聚物或共聚物蠟，最優(yōu)選支化PE蠟。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，液相包含乙烯乙酸乙烯酯共聚物和烴增粘樹脂，和固相包含支化PE蠟。在另一個(gè)乙烯乙酸乙烯酯共聚物、合成蠟和烴增粘樹脂的熔融配料中，支化PE蠟沉淀形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑顯示在處于施用溫度或低于施用溫度之上至少25°F溫度范圍的凝膠性能。
本發(fā)明的另一方面涉及一種制品，它包含顯示凝膠性能的熱熔性粘合劑。該制品優(yōu)選由紙、硬紙板等制成。本發(fā)明還涉及容器，例如紙盒、箱、盒、袋、盤等。特別有用的制品包括使用本發(fā)明粘合劑形成的折疊制品例如折疊的濾器(filters)等。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種將基材粘合到相似或不相似的基材上的方法，包括在至少第一基材上施用熔融的熱熔性粘合劑組合物，使第二基材與施用到第一基材上的組合物接觸，從而將第一和第二基材粘合在一起，其中所述熱熔性粘合劑顯示凝膠性能。在一個(gè)實(shí)施方案中，施用到一種基材上的粘合劑與施用到第二種基材上的粘合劑接觸以將第一基材粘合到第二基材上。
本發(fā)明的另一方面涉及一種生產(chǎn)折疊制品的方法。折疊制品可以通過將至少一行粘合劑施用到要折疊的基材上來形成?；挠美绯Ｒ?guī)的折疊機(jī)折疊，形成折疊線(pleats)，該折疊線基本上與粘合劑線的方向垂直。當(dāng)折疊時(shí)，在一個(gè)折疊物(pleat)表面上存在的粘合劑與在鄰近折疊物表面上存在的粘合劑接觸，形成粘合并將該制品保持在折疊形式。優(yōu)選的是，將至少兩條粘合劑線施用在基材上，所述粘合劑線按照彼此平行的方式延伸和彼此處于預(yù)定的距離。
附圖簡述

圖1-3是顯示處于凝膠態(tài)的粘合劑的沉淀PE網(wǎng)絡(luò)的顯微鏡照片。
圖1是具有10％膠凝劑添加劑的凝膠態(tài)粘合劑在120.5℃的顯微鏡照片。
圖2是具有10％膠凝劑添加劑的凝膠態(tài)粘合劑在149.9℃的顯微鏡照片。
圖3是具有20％膠凝劑添加劑的凝膠態(tài)粘合劑的顯微鏡照片。
圖4A和4B是不含膠凝劑的粘合劑的顯微鏡照片。
圖5是比較兩種凝膠(◆和■)和一種對比標(biāo)準(zhǔn)(▲)熱熔性粘合劑的粘合力與粘合時(shí)間的圖。標(biāo)準(zhǔn)熱熔體在1-3秒范圍內(nèi)具有顯著更低的粘合力，表明具有較低的原始強(qiáng)度。
圖6是比較兩種凝膠(-◆-◆-和-▲-▲-)和一種對比標(biāo)準(zhǔn)(-■-■-)熱熔性粘合劑儲(chǔ)存模量(storage modulus)的流變學(xué)痕量。標(biāo)準(zhǔn)熱熔體在施用中具有顯著更低的儲(chǔ)存模量，表明具有較低的原始強(qiáng)度。
本發(fā)明的詳細(xì)描述所有這里引用的文獻(xiàn)在這里全部引入供參考。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在粘合劑從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變期間存在的性能可以被控制以改變粘合劑的性能和擴(kuò)展其最終用途。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)向熱熔性粘合劑配料中添加膠凝劑可以用于按照需要改進(jìn)在液態(tài)和固態(tài)之間出現(xiàn)的轉(zhuǎn)變。特別是，粘合劑的半固體凝膠性能可以通過改變膠凝劑的負(fù)載水平、膠凝劑的粒度或分子尺寸、粘合劑溫度和溶劑/熔融體系來調(diào)節(jié)。
對可以用于實(shí)施本發(fā)明的粘合劑的類型沒有特別限制，對本發(fā)明的實(shí)施不是關(guān)鍵的。通常，向其中加入本發(fā)明膠凝劑添加劑的粘合劑配料包含熱塑性聚合物、增粘劑和優(yōu)選還包含不形成凝膠的蠟或稀釋劑，和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知和對于特定配料所需的用量的其它常規(guī)添加劑例如抗氧化劑和穩(wěn)定劑。
本發(fā)明的熱熔性粘合劑可以使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)制備。通常，粘合劑組合物通過將熔體中的組分在約100-200℃的溫度共混直到獲得均勻共混物來制備，通常共混約2小時(shí)。各種共混方法是公知的，任何能生產(chǎn)均勻共混物的方法是滿意的。
本發(fā)明的熱熔性組合物將通常含有膠凝劑、粘合劑(基料)聚合物、增粘劑和優(yōu)選蠟。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，粘合劑共聚物包含至少一種乙烯共聚物，膠凝劑是聚乙烯蠟。
膠凝劑也稱為凝膠劑，可以在攪拌下在粘合劑制備過程中的任何時(shí)間加入。添加量將取決于膠凝劑的類型、膠凝劑的粒度或分子尺寸、所需要的施用溫度、尺寸和溶解或分散體性能。膠凝劑按照能在從粘合劑的液態(tài)(熔融態(tài))轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程中有效形成結(jié)構(gòu)凝膠的量添加。通常，膠凝劑的量是粘合劑組合物的約0.5-40重量％。
組分的任何組合可以用于制備粘合劑，只要在施用溫度或者在施用到基材上之后在所需溫度達(dá)到明顯的凝膠性能即可。具體地說，組分的用量足以形成由沉淀膠凝劑組成的三維晶格網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)以及由聚合物和/或增粘劑組分組成的液相的共同存在通過限制液相的流動(dòng)而形成了凝膠性能。
這是使用的凝膠的結(jié)構(gòu)定義是半固體體系，其中液相被捕獲在互鎖的三維網(wǎng)絡(luò)中。本發(fā)明所關(guān)注的三維網(wǎng)絡(luò)是由具有強(qiáng)化學(xué)相互作用、物理交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)的蠟或聚合物(膠凝劑)組成。在膠凝劑分子之間的相互作用能固定各個(gè)料股，并產(chǎn)生穩(wěn)定而柔韌的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。液相是由增粘劑、蠟或增塑油、基體聚合物和其它處于熔融態(tài)的任選組分組成。與凝膠結(jié)構(gòu)共存的凝膠性能包括提高的伸長率、抗液態(tài)變形性或抗液態(tài)流動(dòng)性以及剪切變稀或觸變性能。
本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的適用于配制熱熔性粘合劑的任何基體聚合物可以在本發(fā)明中適用。這些聚合物包括無定形聚烯烴，含乙烯的聚合物和橡膠態(tài)嵌段共聚物，以及它們的共混物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，粘合劑包含至少一種乙烯共聚物，和可以包含兩種或多種聚合物的共混物。這里使用的術(shù)語乙烯共聚物表示乙烯的均聚物、共聚物和三元共聚物。聚合物組分的存在量通常是約10-60％，更優(yōu)選約20-45％，更優(yōu)選約25-35％。乙烯共聚物的例子包括與一種或多種能與乙烯共聚的極性單體形成的共聚物，所述極性單體例如是乙酸乙烯酯或單羧酸的其它乙烯基酯，或丙烯酸或甲基丙烯酸或它們與甲醇、乙醇或其它醇形成的酯。其例子包括乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸正丁酯、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸酯，以及它們的混合物和共混物。其它例子包括、但不限于循環(huán)利用的聚對苯二甲酸乙二酯和聚乙烯，乙烯/α-烯烴共聚物，1-丁烯-乙烯共聚物，無規(guī)聚丙烯，低密度聚乙烯，丙烯酸2-乙基己基酯與乙烯和或乙酸乙烯酯的共聚物，均相線性乙烯/α-烯烴共聚物，熔融指數(shù)較低的丙烯酸正丁酯共聚物、乙烯乙烯基酯共聚物)。在本發(fā)明中可以使用無規(guī)和嵌段共聚物以及它們的共混物。
在乙烯共聚物中所需的極性單體含量通常是約1-60重量％，優(yōu)選15-45重量％，更優(yōu)選超過25重量％。乙烯共聚物優(yōu)選具有約10-5000g/10分鐘的熔融指數(shù)。
特別優(yōu)選的粘合劑將含有乙烯乙酸乙烯酯。優(yōu)選乙烯乙酸乙烯酯組分含有小于約40％的乙酸乙烯酯。乙烯乙酸乙烯酯共聚物是在商業(yè)上從DuPont Chemical Co.，Wilmington，DE以商品名Elvax(例如Elvax210，熔融指數(shù)是400g/10分鐘，共聚物中的乙酸乙烯酯含量是約28重量％；Elvax205W，熔融指數(shù)是800g/10分鐘，乙酸乙烯酯含量是約28重量％；Elvax410，熔融指數(shù)是500g/10分鐘，乙酸乙烯酯含量是約18重量％)獲得。其它乙烯乙酸乙烯酯共聚物是從Exxon Chemical Co.以商品名Esorene(例如UL 8705)、從MillenniumPetrochemicals，Rolling Meadows，IL以商品名Ultrathene(例如UE 64904)和從AT Polymers Film Co.，Charlotte，NC以商品名AT(例如AT1850M)獲得。
優(yōu)選用于本發(fā)明的膠凝劑是低分子量聚乙烯(PE)均聚物或共聚物蠟以及它們的共混物。包括氧化均聚物、氧化高密度聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物和馬來酸酐共聚物。在本發(fā)明中可以有利地使用膠凝劑例如從Allied Signal獲得的A-C聚乙烯凝膠和從Eastman Chemical Company獲得的EPOLENE。膠凝劑的用量通常是約0.5-40重量％。
本發(fā)明的粘合劑組合物優(yōu)選被增粘。增粘組分的用量通常是粘合劑組合物的約10-60重量％，更特別是約25-45重量％。
優(yōu)選的增粘劑是從石油衍生的合成烴樹脂。非限定性例子包括脂族烯烴衍生的樹脂，例如從Goodyear以商品名Wingtack和從Exxon以商品名Escorez1300系列獲得的那些。這類中的普通C5增粘樹脂是1，3-戊二烯和2-甲基-2-丁烯的二烯-烯烴共聚物，軟化點(diǎn)為約95℃。該樹脂可以以商品名Wingtack95獲得。這些樹脂通常具有由ASTM方法E28確定的環(huán)和球式軟化點(diǎn)為約20-150℃。也可以使用C9芳族/脂族烯烴類樹脂，例如從Exxon以商品名Escorez2000系列獲得。當(dāng)需要長期抗氧化性和紫外光暴露下時(shí)，氫化烴樹脂是特別有用的。這些氫化樹脂包括例如Exxon的氫化脂環(huán)族樹脂的Escorez 5000系列，氫化C9和/或C5樹脂例如來自Arakawa Chemical的ArkonP系列，氫化芳族烴樹脂例如來自Hercules Specialty Chemicals的Regalrez1018、1085和RegaliteR系列。其它芳族改性烴樹脂包括Arizona Chemical Company的Zonatac系列。其它有用的樹脂包括氫化聚萜烯例如來自日本Yasuhara Yushi Kogyo Company的ClearonP-105、P-115和P-125。
適用于本發(fā)明的蠟包括石蠟、微晶蠟、高密度低分子量聚乙烯蠟、副產(chǎn)物聚乙烯蠟、Fischer-Tropsh蠟、氧化Fischer-Tropsh蠟和官能化蠟例如羥基硬脂酰胺蠟和脂肪酰胺蠟。本領(lǐng)域中通常使用術(shù)語合成高熔點(diǎn)蠟，包括高密度低分子量聚乙烯蠟、副產(chǎn)物聚乙烯蠟和Fischer-Tropsh蠟。也可以使用改性蠟，例如乙酸乙烯酯改性和馬來酸酐改性的蠟。蠟組分的用量是按粘合劑計(jì)為大于約10重量％，通常是約20-40重量％。
在這里使用的石蠟是具有環(huán)和球法軟化點(diǎn)為約55-85℃的那些。優(yōu)選的石蠟是從Astor Wax Corporation，Doraville，GA獲得的Okrin236 TP；從Pennzoil Products Co.，Houston，TX獲得的Penreco4913；從Moore and Munger，Shelton，CT獲得的R-7152石蠟；和從International Waxes，Ltd，Ontario，Canada獲得的Paraffin Wax 1297。特別優(yōu)選的是熔點(diǎn)為約130-165° F的石蠟，例如從Citgo獲得的Pacemaker和從Moore and Munger獲得的R-2540；和熔點(diǎn)低于約180°F的低熔點(diǎn)合成Fischer-Tropsh蠟。最優(yōu)選的蠟是熔點(diǎn)為150°F的石蠟。其它石蠟包括從CP Hall以商品名1230、1236、1240、1245、1246、1255、1260&1262獲得的蠟。CP Hall 1246石蠟是從CP Hall(Stow，Ohio)獲得。
這里使用的微晶蠟是具有50重量％或更多的含30-100個(gè)碳的環(huán)狀或支化鏈烷的那些。它們通常比石蠟和聚乙烯蠟更不容易結(jié)晶，熔點(diǎn)大于約70℃。例子包括VictoryAmber Wax，70℃熔點(diǎn)的蠟，從Petrolite Corp.(Tulsa，OK)獲得；BarecoES-796 Amber Wax，70℃熔點(diǎn)的蠟，從Bareco(Chicago，IL)獲得；Okerin177，80℃熔點(diǎn)的蠟，從Astor Wax Corp.獲得；Besquare175和195 AmberWax，80℃和90℃熔點(diǎn)的微晶蠟，從Petrolite Corp.(Tulsa，OK)獲得；Indramic91，90℃熔點(diǎn)的蠟，從Industrial Raw Materials(Smithport，PA)獲得；和Petrowax9508 Light，90℃熔點(diǎn)的蠟，從Petrowax PA Inc(New York，N.Y.)獲得。
其中的高密度低分子量聚乙烯蠟的例子包括乙烯均聚物，從Petrolite Inc.(Tulsa，Okla)作為PolywaxTM500、PolywaxTM1500和PolywaxTM2000獲得。PolywaxTM2000的分子量是約2000，Mw/Mn是約1.0，16℃下的密度是約0.97g/cm3，和熔點(diǎn)是約126℃。
本發(fā)明的粘合劑優(yōu)選還含有穩(wěn)定劑或抗氧化劑。加入這些化合物的作用是保護(hù)粘合劑不會(huì)由于例如熱、光或來自原料例如增粘樹脂的殘余催化劑引起的與氧的反應(yīng)而發(fā)生降解。
在這里可以使用的穩(wěn)定劑或抗氧化劑是高分子量位阻酚和多官能酚，例如含硫和磷的苯酚。位阻酚是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，可以作為酚化合物，其在酚羥基附近含有空間大體積基團(tuán)。這些抗氧化劑的性能可以通過聯(lián)合使用公知的協(xié)同劑例如硫代二丙酸酯和亞磷酸酯來進(jìn)一步提高。二硬脂基硫代二丙酸酯是特別有用的。如果使用，這些穩(wěn)定劑的用量通常是約0.1-1.5重量％，優(yōu)選0.25-1.0重量％?？寡趸瘎┛梢詮腃iba-Geigy(Hawthome，NY)獲得，包括Irganox565、1010和1076，它們是位阻酚。這些是用作自由基清除劑的主要抗氧化劑，可以單獨(dú)使用或者與其它抗氧化劑例如亞磷酸酯抗氧化劑聯(lián)合使用，例如來自Ciba-Geigy的Irgafos168。許多這些抗氧化劑可以單獨(dú)使用或者與其它這種抗氧化劑聯(lián)合使用。這些化合物被少量加入熱熔體中，且對其它物理性能沒有影響?？梢约尤肭也挥绊懳锢硇阅艿钠渌衔锸怯糜谫x予顏色的顏料，或者熒光劑，這里只是舉例。根據(jù)粘合劑的最終用途，可以包含其它添加劑，例如通常加入熱熔性粘合劑中的增塑劑、顏料和染料。這些添加劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
本發(fā)明的熱熔性粘合劑配料含有包含膠凝劑的固相以及包含熱塑性聚合物和增粘劑的液相。固相有利地是聚乙烯(PE)均聚物或共聚物蠟。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，液相包含乙烯乙酸乙烯酯聚合物，和增粘樹脂是烴增粘樹脂。固相包含支化PE蠟。在乙烯乙酸乙烯酯共聚物、合成蠟和烴增粘樹脂的另一個(gè)熔融配料中，支化PE蠟沉淀形成物理交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。用于支化PE蠟的物理交聯(lián)方法是結(jié)晶現(xiàn)象，結(jié)果是鏈段的端部彼此固定在一起。
這些組分的任何組合以使得具有明顯的凝膠性能是在施用溫度下達(dá)到的，特別是在施用溫度下形成由沉淀的細(xì)聚乙烯蠟粒子組成的三維晶格網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)與由聚合物和優(yōu)選增粘劑組分組成的液相的共存通過限制液相的流動(dòng)而產(chǎn)生凝膠性能。
粘合劑在處于熔融態(tài)時(shí)施用在基材上，并冷卻硬化粘合劑層。本發(fā)明的粘合劑優(yōu)選配制用于在200-350°F的溫度下施用。在一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑在施用期間將處于凝膠態(tài)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑將在涂到基材上之后經(jīng)過凝膠態(tài)。特別優(yōu)選的熱熔性粘合劑組合物顯示超過至少25°F溫度范圍的凝膠性能。
粘合劑產(chǎn)品可以通過各種方法施用在基材例如紙或硬紙板或卡片紙基材、無紡布制品等上，這些方法包括涂覆、噴射擠出、接觸擠出等，足以使得基材與另一種基材粘合在一起的粘合劑產(chǎn)品的量。
本發(fā)明提供一種將基材粘合到相似或不相似的基材上的方法，包括在至少第一基材上施用熔融的熱熔性粘合劑組合物，使第二基材與施用到第一基材上的組合物接觸，從而將第一和第二基材粘合在一起，其中所述熱熔性粘合劑顯示凝膠性能。在一個(gè)實(shí)施方案中，施用到一種基材上的粘合劑與施用到第二種基材上的粘合劑接觸以將第一基材粘合到第二基材上。應(yīng)該理解的是第一和第二基材可以是相同基材的不同區(qū)域。
本發(fā)明的配制粘合劑具有優(yōu)異的機(jī)械和流動(dòng)性能、高的原始強(qiáng)度、高耐熱性、改進(jìn)的彈性、在多孔基材上的滲出少。這些性能使得本發(fā)明的粘合劑適用于包裝、轉(zhuǎn)化、裝訂、封袋和無紡布市場中。這些粘合劑的細(xì)粒特別用作箱、卡片紙和盤的成型，和作為密封粘合劑，非常適合于濾器折疊結(jié)構(gòu)。熱熔性粘合劑通常以束的形式用活塞泵或齒輪泵擠出設(shè)備擠出到基材上。熱熔體施用設(shè)備可以從許多供應(yīng)商獲得，包括Nordson、ITW和Slautterback。
這些粘合劑用于生產(chǎn)所有類型的濾器，特別是折疊濾器。本發(fā)明的粘合劑可以有利地用于生產(chǎn)折疊紙片或織物片材，用于例如家用加濕器的濾器。加濕器用于在被加熱的房屋內(nèi)向干燥空氣中加入水分。加濕器的濾器作為毛細(xì)元件操作，用于通過毛細(xì)管作用從儲(chǔ)庫中將水吸收到毛細(xì)元件的蒸發(fā)區(qū)域內(nèi)，在那里，從毛細(xì)元件吸取的水用風(fēng)扇蒸發(fā)到空氣中，從而排到室內(nèi)。其它用途包括、但不限于用于空氣清新和/或凈化的濾器，例如HEPA(高效顆?？諝?濾器和真空濾袋。用于這種濾器中的紙可以被處理通過物理或化學(xué)方式保留空氣中的雜質(zhì)。其它濾器包括用于過濾公用水源、家用自來水、游泳池、熱浴盆、Jauzzs、水熱池等的濾水器。這些濾器可以包含抗微生物劑等。
本發(fā)明的粘合劑被施用在平面濾器介質(zhì)(吸收劑紙或織物)上，然后折疊，例如在常規(guī)的折疊機(jī)中，例如通過Solent Technologies andGeyer生產(chǎn)。無紡布基材特別用于濾器應(yīng)用。在折疊過程中，濾器介質(zhì)通常在至少每英寸折疊，在每英寸經(jīng)受180°彎曲。本發(fā)明的粘合機(jī)在折疊之前施用到濾紙上時(shí)表現(xiàn)優(yōu)異的性能。膠凝的程度可以得到控制以提供所需的珠(bead)高度和保留值，使得當(dāng)進(jìn)行折疊時(shí)，粘合劑能將濾器以折疊形式保持和適當(dāng)?shù)亻g隔折疊線。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，粘合劑通常按照直線(連續(xù)或不連續(xù)的)施用在要折疊的基材上。折疊通常進(jìn)行使得折疊線相對于粘合劑線基本垂直地、優(yōu)選垂直地延伸，從而在折疊操作過程中，在基材的一個(gè)部分上存在的粘合劑與在基材下一部分上存在的粘合劑接觸，從而固定折疊。在濾器折疊應(yīng)用中，存在對粘合劑界面的粘合劑，珠固化(set up)并抵抗流動(dòng)。折疊制品可以用作折疊片材，或可以成型為圓柱體，或可以以圓錐等的形式生產(chǎn)。
除了折疊濾器之外，其它折疊制品包括、但不限于包裝材料、絕緣材料等。
要粘合的基材包括原始和循環(huán)利用的牛皮紙，高和低密度牛皮紙，卡片紙，和各種類型的處理的和涂覆的牛皮紙和卡片紙。復(fù)合材料也用于包裝應(yīng)用，例如用于包裝酒精飲料。這些復(fù)合材料可以包括層壓到鋁箔上的卡片紙，其進(jìn)一步層壓到膜材料例如聚乙烯、聚酯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯和各種其它類型的膜上。另外，這些膜材料還可以直接粘合到卡片紙或牛皮紙上。上述基材不是窮盡性的列舉，各種基材、特別是復(fù)合材料可以用于包裝工業(yè)。
以下實(shí)施例僅僅用于進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例實(shí)施例1制備具有表1所示配方的粘合劑樣品。樣品1是凝膠型熱熔體的例子，樣品2是強(qiáng)凝膠型熱熔體的例子，對比樣品3是標(biāo)準(zhǔn)熱熔體的例子。
表1
實(shí)施例2獲取粘合劑樣品1-3的顯微鏡照片。在圖1-3中可以看到沉淀的PE網(wǎng)絡(luò)。圖1-3顯示的球形體是被未溶解的熔融組分包圍的PE蠟顆粒，具有一定程度的物理交聯(lián)。
圖1是具有10％膠凝劑的凝膠態(tài)粘合劑樣品1(Epolene C-17)在120.5℃的顯微鏡照片。圖2是顯示粘合劑樣品1在149.9℃的凝膠性能。圖3是具有20％膠凝劑的凝膠態(tài)粘合劑2的顯微鏡照片。圖4A和4B是不含膠凝劑的粘合劑的顯微鏡照片(分別在150.5℃和120℃)。
圖2顯示施用溫度對粘合劑微結(jié)構(gòu)的影響。較高溫度的顯微鏡圖象顯示較少的PE蠟顆粒網(wǎng)絡(luò)，對應(yīng)于較弱的凝膠。
圖3顯示了凝膠濃度對配料的影響。圖3是樣品2的顯微鏡照片，其配料中的膠凝劑含量是樣品1中膠凝劑含量的2倍。與樣品1相比，觀察到樣品2(圖3)在120℃具有更大的相疇(domains)。在樣品2中觀察到與較大尺寸相疇的尺寸范圍掃描相比，較小相疇的數(shù)目降低，這可能是由于聚集導(dǎo)致的。這種變化與凝膠特性的增加是一致的，因?yàn)榘牍腆w凝膠網(wǎng)絡(luò)在分子水平上變大。理論上認(rèn)為較大的微觀半固體凝膠網(wǎng)絡(luò)將提供在性能特性例如抗流動(dòng)性方面得到提高的宏觀性能。重要的是注意到圖3顯示與膠凝劑含量增加對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)尺寸增加，但是可以獲得相似的結(jié)果，其中該網(wǎng)絡(luò)不會(huì)聚集，但是提高了表面積。在沒有聚集的情況下，提高的表面積將提供在半固體網(wǎng)絡(luò)和液相之間的更大相互作用，同時(shí)還增加相對于濃度的網(wǎng)絡(luò)尺寸。這種對應(yīng)于更多膠凝劑含量的不同微觀現(xiàn)象可以提供相同的宏觀凝膠性能特性。
在圖4A和4B中顯示在不含膠凝劑的情況下配制的標(biāo)準(zhǔn)熱熔性粘合劑(樣品3)，與凝膠熱熔性粘合劑(圖1、2、3)對比。在樣品3中不含凝膠組分，其顯微鏡照片沒有顯示半固體網(wǎng)絡(luò)。這進(jìn)一步說明宏觀凝膠特性依賴于微觀半固體網(wǎng)絡(luò)的存在。
實(shí)施例3熱熔性粘合劑的原始強(qiáng)度定義為在粘合足以冷卻和達(dá)到最終粘合強(qiáng)度的時(shí)間之前的時(shí)間內(nèi)粘合具有的強(qiáng)度。粘合力與粘合時(shí)間一起記錄，并作為原始強(qiáng)度來記錄。大多數(shù)與本發(fā)明相關(guān)的熱熔性粘合劑在10秒內(nèi)達(dá)到其最終粘合強(qiáng)度，所關(guān)注的原始強(qiáng)度是在0-3秒范圍內(nèi)。另一個(gè)分析原始強(qiáng)度的方法是使用流變儀。流變儀可以在各種溫度下在樣品上誘導(dǎo)特定的力，并檢測樣品對這些力的響應(yīng)。原始強(qiáng)度通常用通過流變分析檢測的儲(chǔ)存模量表示。儲(chǔ)存模量是機(jī)械強(qiáng)度的一種衡量手段。
凝膠熱熔性粘合劑的原始強(qiáng)度分析用粘合力和流變學(xué)進(jìn)行。粘合力分析是在用被于150℃施用到多孔濾器基材上的1英寸粘合劑珠寬度的1/10形成的粘合上進(jìn)行。圖5是比較兩種凝膠熱熔性粘合劑(凝膠1和2)和一種標(biāo)準(zhǔn)(對比)熱熔性粘合劑的粘合力與粘合時(shí)間的圖。標(biāo)準(zhǔn)熱熔體在表明較低原始強(qiáng)度的1-3秒范圍內(nèi)顯示顯著更低的粘合力。該圖還顯示了三種粘合劑在達(dá)到它們的最大粘合強(qiáng)度和形成完全固化粘合時(shí)的粘合強(qiáng)度在六秒時(shí)的截距。
在其施用溫度左右的粘合劑的儲(chǔ)存模量表明粘合劑在施用溫度下的機(jī)械強(qiáng)度。流變儀能檢測在溫度范圍內(nèi)的儲(chǔ)存模量，和通過比較這些曲線，可以確定粘合劑建立機(jī)械強(qiáng)度時(shí)的溫度。在較高溫度下的較高儲(chǔ)存模量表明較大的原始強(qiáng)度。圖6顯示在圖5中通過粘合力分析的樣品的流變曲線。流變數(shù)據(jù)顯示在高溫下，對比樣品具有比凝膠樣品更低的儲(chǔ)存模量。該數(shù)據(jù)再次驗(yàn)證了表明凝膠粘合劑具有更高原始強(qiáng)度的粘合力分析。
實(shí)施例4
粘合劑在多孔基材上的滲出可以通過視覺觀察來確定。所檢測的粘合劑被施用到多孔基材、優(yōu)選無紡布上，并使其在所需溫度下平衡。在施用粘合劑和平衡之后，目測基材的反面，并報(bào)告為基材上的高、中或低量的粘合劑滲透。在一些情況下，這與改變時(shí)間結(jié)構(gòu)、基材孔隙率、基材厚度或平衡溫度有關(guān)，從而更好地理解粘合劑滲出的傾向。
表2顯示了在表1中樣品的滲出結(jié)果。這些樣品在施用和平衡到室溫之后1小時(shí)和在平衡到120℃之后24小時(shí)時(shí)觀察。所用的基材是多孔濾紙介質(zhì)。凝膠粘合劑樣品(樣品1和2)顯示比對比配料(樣品3)更少的滲出。
表2
本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下作許多改進(jìn)和變化。這里所描述的具體實(shí)施方案僅僅是舉例，本發(fā)明僅僅通過所附的權(quán)利要求以及與這些權(quán)利要求的等價(jià)范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種熱熔性粘合劑，包含膠凝劑、熱塑性聚合物和增粘樹脂，該粘合劑在施用時(shí)或在施用之后若干時(shí)間顯示明顯的膠凝性能。
2.權(quán)利要求1的粘合劑，它在約200-350°F的溫度下施用。
3.權(quán)利要求1的粘合劑，其中膠凝劑是聚乙烯蠟均聚物或共聚物蠟或它們的共混物。
4.權(quán)利要求3的粘合劑，其中所述聚乙烯蠟選自氧化均聚物、氧化高密度聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸、馬來酸酐共聚物和它們的共混物。
5.權(quán)利要求1的粘合劑，其中在處于施用溫度或低于施用溫度的超過至少25°F溫度范圍顯示明顯的膠凝性能。
6.權(quán)利要求1的粘合劑，還含有蠟。
7.權(quán)利要求1的粘合劑，還含有不形成凝膠的蠟。
8.權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑聚合物包含至少一種乙烯共聚物。
9.權(quán)利要求8的粘合劑，它包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯共聚物。
10.權(quán)利要求7的粘合劑，其中蠟是石蠟、微晶蠟或它們的共混物。
11.權(quán)利要求8的粘合劑，含有乙烯丙烯酸正丁酯共聚物和/或乙烯丙烯酸2-乙基己基酯。
12.一種制品，包含權(quán)利要求1的熱熔性粘合劑。
13.權(quán)利要求12的制品，它是箱、紙盒、盤、袋、書、尿布、折疊制品。
14.權(quán)利要求13的制品，它是折疊濾器。
15.一種將第一基材粘合到相似或不相似的第二基材上的方法，包括在至少第一基材上施用熔融的熱熔性粘合劑組合物，使第二基材與施用到第一基材上的組合物接觸，從而將第一和第二基材粘合在一起，其中所述熱熔性粘合劑包含權(quán)利要求1的粘合劑。
16.一種生產(chǎn)折疊制品的方法，包括將權(quán)利要求1的粘合劑的線施用到要折疊的基材上，并折疊該基材，其中折疊線基本上與粘合劑線方向垂直地形成，使得在折疊線一個(gè)表面上存在的粘合劑與在鄰近折疊物表面上存在的粘合劑接觸，形成粘合并將該制品保持為折疊形式。
17.權(quán)利要求16的方法，其中該基材是無紡布材料。
18.權(quán)利要求16的方法，其中所述線是不連續(xù)的線。
19.權(quán)利要求16的方法，其中所述線是連續(xù)的線。
20.權(quán)利要求16的方法，其中至少兩個(gè)粘合劑的線施用到要折疊的基材上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱熔性粘合劑，該粘合劑在施用溫度或在施用到基材上之后顯示明顯的膠凝性能。具有膠凝性能的粘合劑特別用于生產(chǎn)折疊制品，例如折疊濾器。
文檔編號(hào)C09J123/08GK1688668SQ03823627
公開日2005年10月26日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月1日
發(fā)明者D·J·古德, W·L·華萊士, D·L·哈納, C·W·保羅, B·D·莫里森 申請人:國家淀粉及化學(xué)投資控股公司