Diese Erfindung bezieht sich auf Pappe-Laminatstrukturen, die ein verbessertes Heißsiegel an einen Schmelzklebstoff besitzen. Die Laminatstruktur enthält einen anorganischen Füllstoff, der in ein Polyolefin geladen ist, um den Wärmetransfer und die Bindungsstärke des Schmelzklebstoffs an die Laminatstruktur bei niedrigeren Temperaturen als das Polyolefin allein zu vergrössern.

Zahlreiche Beschichtungen wurden auf Pappe-Substrate aufgebracht, um Verbundmaterialien bereitzustellen, die für verschiedene Zwecke verwendet werden können. Insbesondere wurden Polyethylen-Beschichtungen auf Pappe-Substrate als eine heiss-siegelnde Schicht für die Verwendung bei der Konstruktion von Pappebehältern aufgebracht. In bestimmten Anwendungen ist es erwünscht, Schmelzklebstoffe (auch genannt Schmelzleime) zum Zusammenbinden von mehreren Oberflächen zu verwenden. Beispiele derartiger Anwendungen umfassen die Anordnung eines Griffs auf der Seitenwand des Behälters oder die Kombination mehrerer Behälter zusammen zum Verkauf als eine einzelne Einheit (im allgemeinen bezeichnet als ein „Multipak").

In diesen Anwendungen ist es wichtig, dass die Siegel-(oder Bindungs-)Qualität des Pappe-Substrats an das angrenzende Material (über den Schmelzklebstoff) stark ist. Eine Fehlfunktion des Siegels kann zur Trennung der Behälter während der Versendung an den Kunden oder Trennung des Griffes von der Packung während des Anhebens führen. Als eine Qualitätskontrolleprüfung bewertet man typischerweise das Siegel durch Reißproben und Bestimmen des Prozentsatzes von Faserriß innerhalb der Siegelfläche. Weniger als 100 % Faserriß zeigt ein nicht ausreichendes Siegel an, um sicherzustellen, dass die Multipak-Einheiten oder Griffelemente während der Versendung und der Verwendung durch den Verbraucher angebracht bleiben.

Existierende kommerzielle Materialien, die zum Herstellen von Pappe-Substraten dieses Typs verwendet werden, nutzen nur Polyethylen. Während eine Polyethylenbeschichtung allein als ein Bindungssubstrat wirksam sein kann, können Fehlfunktionen auf dem Gebiet auftreten, falls ein genauer Aufbau der Schmelz-Aufbringung nicht sichergestellt ist. Übliche Grundursachen für diese Fehlfunktionen umfassen nicht ausreichende Temperatur des Schmelzklebstoffs, falsche Menge (oder verringerte Quantität) des auf die Oberfläche aufgebrachten Klebstoffs und falsche Auswahl des spezifischen Reinheitsgrads des verwendeten Schmelzklebstoffs. Lösungen für diese Punkte umfassen das Vergrössern der Menge von Schmelzklebstoff, der auf die Leimfläche aufgebracht wird und/oder Vergrössern der Temperatur des Schmelzklebstoffs und/oder Ändern des Schmelzklebstoffs. Obwohl diese Verfahren die Siegelqualität verbessern, sind sie typischerweise nicht bevorzugt, weil sie mehrere Vorräte von Schmelzklebstoffen abhängig von der Anwendung, eine verstärkte Nutzung eines Schmelzklebstoffs mit vergrösserten Kosten oder eine Modifikation am Schmelz-Applikator, um höhere Temperaturen zu ermöglichen, erfordern. Zusätzlich kann das Erhöhen der Temperatur des Schmelzklebstoffs eine Verschlechterung verursachen (Räuchern und schwarze Spezifikationen).

DE-A-3324830 offenbart ein Laminat, umfassend eine Pappe, eine Polyolefinschicht, die einen anorganischen Füllstoff enthält und die auf der äußeren Oberfläche der Pappe geschichtet ist, und einen Schmelzklebstoff, der auf der Polyolefinschicht aufgebracht ist. Die Polyolefinschicht kann weiter einen anorganischen Füllstoff enthalten.

Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Material bereitzustellen, das ein verbessertes Siegel- und Bindungssubstrat für Schmelzklebstoffe anbietet und diese Probleme überwindet.

Gefüllte Polyolefine sind beim Extrusionsbeschichten gut bekannt. Allgemeine Verwendungen für Füllstoffe innerhalb von Polymeren umfassen eine Modifikation der Oberflächenglätte, des Reibungskoeffizienten, ein verbessertes Heißsiegel während einer Selbst-Adhäsion, freie Oberflächenenergie und eine verbesserte Beschichtungs-an-Substrat-Adhäsion während des Extrusionsbeschichtens (wie Polyethylen an Pappe). Es wird kein Bezug in der vorhandenen Technik auf die Verwendung von gefüllten Polymeren zum Verbessern der Bindung des Schmelzklebstoffs an gefüllte Polymere gemacht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt ein gefülltes Polyolefin(Polyethylen)-Laminatmaterial, das eine verbesserte Bindungs-Leistungsfähigkeit an Schmelzklebstoffe im Vergleich zu existierendem Polyolefin(Polyethylen)-Substraten bereitstellt.

1 ist eine Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Laminats der vorliegenden Erfindung; und

2 ist eine Querschnittsdarstellung einer zusätzlichen bevorzugten Ausführungsform des Laminats der vorliegenden Erfindung.

Eine Laminatstruktur ist offenbart, die die Bindungsleistungsfähigkeit an Schmelzklebstoffe über existierende Polyolefin(Polyethylen)-Substrate verbessert. Verwendungen für diese Erfindung umfassen die Anbringung von Griffen an Behälter, die mit einer beschichteten Pappe hergestellt sind, und die Kombination mehrer Behälter in einer einzelnen Einheit (ein Multipak). Andere Verwendungen für diese Technologie werden in Betracht gezogen, und jene Fachleute würden fähig sein, dieselben zu bestimmen und zu berücksichtigen. Alle Gewichte sind in Pfund pro 3000 Quadratfuß ausgedrückt.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die bevorzugte Struktur 5 enthält ein Pappe-Substrat 10 (1–300 lbs), an das auf einer Seite eine Beschichtung einer Polyolefinpolymerschicht 12 mit einem Beschichtungsgewicht von 5–40 lbs und bevorzugt ungefähr 12 lbs aufgebracht ist, die ein anorganisches Füllstoffmaterial enthält. Der Füllstoff kann sein, ist aber nicht beschränkt auf Calciumcarbonat, Titandioxid, Talk, Ton, kohlenstoffhaltige Erde, Glasskügelchen, Pigmente oder anderes anorganisches Material. Die Beladung des Füllstoffes kann von 1 bis 40 %, mit einer bevorzugten Menge von 15 %, reichen. Und ein Schmelzklebstoff 14 wird dann auf der Polyolefin enthaltenden Füllstoffschicht 12 aufgebracht.

Es wird auf 2 Bezug genommen, eine alternative bevorzugte Struktur 25 enthält ein Pappe-Substrat 30 (1–30 lbs), auf das auf einer Seite eine Beschichtung eines Polymers 32 aufgebracht ist. Diese Beschichtung kann eine Monolagen-Extrusion oder eine Koextrusion mehrerer Schichten vor einem Mantel der Schicht 34 umfassen. Die Schicht 34 ist ein Polyolefinmaterial mit einem Beschichtungsgewicht von 5–40 lbs und bevorzugt ungefähr 12 lbs, das ein anorganisches Füllstoffmaterial enthält. Das Füllstoffmaterial hoher Wärmekapazität kann sein ist aber nicht beschränkt auf Calciumcarbonat, Titandioxid, Talk, Ton, kohlenstoffhaltige Erde, Glasskügelchen und Pigmente. Die Ladung des Füllstoffes kann reichen von 1–40 Gew.-%, mit einer bevorzugten Menge von 15 %. Und ein Schmelzklebstoff 36 wird dann auf der Polyolefin enthaltenden Füllstoffschicht 34 aufgebracht.

Das in Schicht 12 oder Schicht 34 verwendete Polyolefin kann sein ist aber nicht beschränkt auf Polyethylen niedriger Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen und Mischungen davon.

Ein Behälter wurde hergestellt unter Verwenden einer Struktur, die mit dem Format des Laminats 5 in 1 konsistent ist. Das Laminat umfasste ein Pappematerial eines Basisgewichts von 212 lbs/3msf, das mit 12 lbs/3msf Polyethylen, gemischt mit 15 % Ladung in Bezug auf das Gewicht des Calciumcarbonats beschichtet war. Zusätzlich war die entgegengesetzte Oberfläche der Struktur eine Kombination von Barrierenmaterialien und Polyethylen. Man begegnete keinen Schwierigkeiten während der Herstellung der gefüllten Polyethylenschicht über Extrusionsbeschichtung. Papperollen wurden in gedrückte Literkartons mit Giebeldeckel umgewandelt. Ein kommerziell erhältlicher Karton, der kein Calciumcarbonat enthielt, wurde auch getestet.

Eine Barber-Colman-Heißsiegeltestmaschine wurde verwendet, um die Selbstsiegel-Natur der Konstruktion zu bewerten. Die Barber-Colman benutzte zwei geheizte Backen, um die Probe durchzuerwärmen, um die Grenzflächentemperatur anzuheben, damit ein Heißsiegel erzeugt werden konnte. Nach dem Erwärmen auf die angezeigte Temperatur für 30 Sekunden werden die Proben entfernt und man lässt sie dann abkühlen.

Von einem Heißsiegel für Polymermaterialien wird typischerweise als Heißklebstoff (geschmolzene Polymere werden in Kontakt angeordnet und dann getrennt) oder als Heißsiegelstärke (Kraft, die zum Trennen von Proben nach dem Kühlen erforderlich ist) berichtet. In Pappe-Anwendungen wird die Bindungsqualität als eine Funktion des Prozentsatzes an Faserriß der Pappe bewertet, denn die Pappefasern zerreissen vor der Polymertrennung an der Grenzfläche.

Die Bindungsqualität wird beurteilt durch Einstufen des Grads von Faserriß innerhalb der Siegelfläche (als ein Prozentsatz der Siegelfläche). Die Ergebnisse dieses Testens sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Der Vergleich zeigt, dass Polyethylen, das mit 15 Gew.-% Calciumcarbonat beladen ist, die Temperatur um 20°F (11.1°C) verringert, die zum Erreichen eines 100%-igen Faserriß-Siegels erforderlich ist, im Vergleich zu einer Kontrollprobe, die keinen Füllstoff enthielt. Dies ist bemerkenswert insofern, als das Anheben der Temperatur des Schmelzklebstoffs nicht erforderlich ist, um ein Siegel zu erreichen, wenn der Füllstoff verwendet wird.

Tabelle 1 ist ein Vergleich des Laminat-an-Laminat-Heißsiegels der Erfindung im Vergleich zu mehreren anderen Polyethylenmaterialien.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Tests wurden diese Proben unter Verwenden einer kommerziellen Multipak-Vorrichtung bewertet, die Schmelzklebstoff auf das Substrat aufbringt, um das Substrat an eine Pappe-Umhüllung zu binden, die mehrere Behälter zusammenhält. Für die Zwecke dieses Testens ließ man den Schmelzklebstoff vor der Trennung und der Bestimmung der Bindungsqualität (wie gemessen durch Prozentsatz Faserriß) abkühlen. Die Ergebnisse dieses Testens für eine Vielfalt von Proben sind in Tabelle 2 bei zwei verschiedenen Temperaturen gezeigt.

Tabelle 2 ist ein Vergleich des Laminat-an-Schmelzklebstoffs der Erfindung, im Vergleich zu mehreren anderen Polyethylenmaterialien.

Diese Ergebnisse zeigen, dass eine grosse Schwankung in der Bindungs-Leistungsfähigkeit (Prozentsatz Faserriß) in der Kontrolle beobachtet wird. Zusätzlich war sie, obwohl das Anheben der Temperatur des Schmelzklebstoffs die Siegel-Leistungsfähigkeit verbesserte, nicht kommerziell akzeptabel. Im Gegensatz dazu zeigten die Substrate, die unter Verwenden von Polyethylen erzeugt wurden, das mit 15 Gew.-% Calciumcarbonat beladen war, einen 100%-igen Faserriß.

Während die bevorzugten Ausführungsformen der Kartonstruktur gemäß der offenbarten Erfindung beschrieben worden sind, wird es jenen Fachleuten offenbar sein, dass Modifikationen, Hinzufügungen und Weglassungen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.