CN111225959B - 用于制备水性热封涂料组合物的方法 - Google Patents

用于制备水性热封涂料组合物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111225959B
CN111225959B CN201880067681.XA CN201880067681A CN111225959B CN 111225959 B CN111225959 B CN 111225959B CN 201880067681 A CN201880067681 A CN 201880067681A CN 111225959 B CN111225959 B CN 111225959B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixing device
wax
heat seal
seal coating
coating composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880067681.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111225959A (zh
Inventor
C·A·埃斯科巴马林
A·K·乔杜里
郭银忠
J·M·利波夫斯基
L·S·西甘
陈亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Global Technologies LLC
Rohm and Haas Co
Original Assignee
Dow Global Technologies LLC
Rohm and Haas Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Global Technologies LLC, Rohm and Haas Co filed Critical Dow Global Technologies LLC
Publication of CN111225959A publication Critical patent/CN111225959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111225959B publication Critical patent/CN111225959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09D123/08—Copolymers of ethene
    • C09D123/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C09D123/0853—Vinylacetate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/005—Processes for mixing polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D191/00—Coating compositions based on oils, fats or waxes; Coating compositions based on derivatives thereof
    • C09D191/06—Waxes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D193/00—Coating compositions based on natural resins; Coating compositions based on derivatives thereof
    • C09D193/04—Rosin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

公开用于制备水性热封涂料组合物的方法，其包含(A)在第一混合装置中熔融掺合乙烯乙酸乙烯酯共聚物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物，(B)在第二混合装置的乳化区中使所述熔融掺合物与包括中和剂、水和表面活性剂的初始含水料流接触以形成分散液，以及(C)在所述第二混合装置的稀释区中用水稀释所述分散液以形成所述水性热封涂料组合物。还公开用于制备水性热封涂料组合物的方法，其包含(A)在混合装置的混合和运送区中熔融掺合乙烯乙酸乙烯酯共聚物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物，(B)在所述混合装置的乳化区中使所述熔融掺合物与包括中和剂、水和表面活性剂的初始含水料流接触以形成分散液，以及(C)在所述混合装置的稀释区中用水稀释所述分散液以形成所述水性热封涂料组合物，其中所述挤出机混合装置的长径比大于或等于12比1。而且公开根据所公开的方法制备的水性热封涂料组合物。

Description

用于制备水性热封涂料组合物的方法
相关申请的引用
本申请要求2017年10月31日提交的美国临时申请第62/579,354号的权益。
技术领域
本发明是关于用于制备水性热封涂料组合物的方法。具体来说，所公开的方法包含用于制备水性热封涂料组合物同时仍保持或改进水性热封涂料品质和性能的方法，所述方法比现存方法更有效率并且有效。
背景技术
热封涂料已经用于食品、医药、医疗和工业包装应用中。热封涂料产品的实例包含乙烯乙酸乙烯酯(“EVA”)热封涂料，其可以是基于高分子量乙烯互聚物的水性分散液。这类水性产品的可商购实例包含那些获自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)以名称ADCOTETM 37系列出售的水性产品。
水性热封涂料产品典型地通过分批分散工艺制造，所述工艺由于长循环时间以及所生产分散液中的重大批次差异(batch-to-batch variation)而具有相对较高的加工成本。另外，在分批分散工艺中需要大量蜡作为加工助剂以便帮助分散并且降低混合物的熔融黏度，即使蜡不会有助于粘着性质。另外，由于在高温下在强碱性环境中进行较长时间加工，所以乙烯乙酸乙烯酯树脂可能在分批分散工艺中经受水解，这将导致EVA聚合物的降解和热封涂料的性能降低。因此，具有短滞留时间的连续性分散工艺可以优选用于减轻乙烯乙酸乙烯酯树脂水解。
最近，并且考虑到分批工艺的限制性，水性热封涂料已经通过连续性工艺来生产，在所述连续性工艺中使用单个挤出机来掺合、乳化以及稀释最终分散液。然而，连续性工艺意外地遭遇大型商业规模挤出机的可扩缩性问题，其中最终产物未充分地分散，即，窄粒度分布的不均匀分散，这导致不稳定的分散产物。这可能是用于生产分散液的原材料的熔融温度差异的后果。即，较低熔点的材料在于低温下首先在挤出机中进行熔融后润滑较高熔点材料的丸粒，由此阻止形成产生具有窄粒度分布的均匀分散液所需的调配物均质混合物。因此，需要用于有效率地并且有效地生产适用于热封涂料应用的均匀含水分散液同时仍保持或改进品质和水性热封涂料性能的方法。
发明内容
公开用于制造水性热封涂料产物的方法。在一些实施例中，所述方法包括预混配或预混合水性热封涂料组合物中的至少一部分组分。举例来说，在一些实施例中，所公开的方法包括(A)在第一混合装置中熔融掺合乙烯乙酸乙烯酯共聚物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物，(B)在第二混合装置的乳化区中使熔融掺合物与包括中和剂、水和表面活性剂的初始含水料流接触以形成分散液，以及(C)在第二混合装置的稀释区中用水稀释分散液以形成水性热封涂料组合物。
在一些实施例中，第一混合装置为内部分批混合器，例如BANBURYTM混合器。在一些实施例中，第一混合装置为挤出机，例如双螺杆挤出机。在一些实施例中，第二混合装置为挤出机，例如双螺杆挤出机。在一些实施例中，第二混合装置为转子定子混合器。在再其它实施例中，所述过程是在例如挤出机的单个高效混合装置中进行，其中挤出机具有特定长径比以达成均匀分散。
在一些实施例中，用于制备水性热封涂料组合物的方法包括(A)在挤出机混合装置的混合和运送区中熔融掺合乙烯乙酸乙烯酯共聚物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物，(B)在挤出机混合装置的乳化区中使熔融掺合物与包括中和剂、水和表面活性剂的初始含水料流接触以形成分散液，以及(C)在挤出机混合装置的稀释区中用水稀释分散液以形成水性热封涂料组合物，其中挤出机混合装置的长径比大于或等于12比1。
还公开通过本发明的方法产生的水性热封涂料组合物，同样公开包括所公开的水性热封涂料组合物的制品，例如食品包装制品。
附图说明
此处参考以下图示，其中：
图1显示用于制备本发明水性热封涂料组合物的包含第一挤出机混合装置和第二挤出机混合装置的装置的示意图。
图2显示用于制备本发明水性热封涂料组合物的包含第一挤出机混合装置和第二转子定子混合装置的装置的示意图。
图3显示用于制备本发明水性热封涂料组合物的包含延伸的混合和运送区的装置的示意图。
具体实施方式
在一些实施例中，根据所公开的方法制备的水性热封涂料组合物包含热塑性聚合物。合适的热塑性聚合物包含乙烯与选自以下的至少一种烯系不饱和共聚单体的共聚物：乙烯基酯、丙烯酸、丙烯酸的C1-C4烷基酯、C1-C4烷基丙烯酸的C1-C4烷基酯和环烯烃共聚物以及其掺合物。乙烯基酯的实例包含乙酸、丙酸、丁酸、2-乙基己烷甲酸、壬酸和硬脂酸的乙烯基酯，特别是C2至C4羧酸的乙烯基酯，并且尤其可以使用乙酸乙烯酯。乙烯和烯系不饱和共聚单体的共聚物的代表性实例包含乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)、乙烯/丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(EMAAA)、乙烯/丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物(EMAMAA)、乙烯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物(EBAAA)和乙烯乙酸乙烯酯苯乙烯共聚物。聚合物可以通过整体聚合、乳液聚合、气相聚合或溶液聚合来制备。在各种实施例中，热塑性聚合物为乙烯乙酸乙烯酯共聚物。一般来说，乙烯基酯含量在10重量％至80重量％或20重量％至45重量％或25重量％至32重量％或28重量％至32重量％范围内。包括2重量％至45重量％乙酸乙烯酯并且熔体黏度指数为6至150g/10min的乙烯乙酸乙烯酯共聚物的可商购实例由杜邦(DuPont)以名称ELVAXTM，例如ELVAXTM 4260出售。
水性热封涂料组合物中的热塑性聚合物按分散液中固体的总重量计，一般以在50重量％至85重量％范围内的量、在一些实施例中以在55重量％至80重量％范围内的量并且在各种其它实施例中以在60重量％至75重量％范围内的量存在。
在一些实施例中，根据所公开的方法制备的水性热封涂料组合物包含增黏剂。可以使用任何合适的增黏剂。增黏剂的实例包含但不限于松香酸、松香酯、萜烯酚醛树脂、纯单体树脂和酚醛树脂或其混合物。增黏剂可以是天然产物或合成产物。
水性热封涂料组合物中的增黏剂按所述组合物中固体的总重量计，一般以在5重量％至30重量％范围内或在一些实施例中在6重量％至20重量％范围内或在各种其它实施例中在10重量％至15重量％范围内的量存在。松香增黏剂的可商购实例由伊士曼(Eastman)以名称DYMEREXTM出售。
在一些实施例中，根据所公开的方法制备的水性热封涂料组合物包含蜡作为抗结块剂。合适的蜡包含但不限于石蜡、微晶蜡、高密度低分子量聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、热降解蜡、副产物聚乙烯蜡、费托蜡(Fischer-Tropsch wax)、氧化费托蜡和例如羟基硬脂酰胺蜡的功能化蜡、例如巴西棕榈蜡的脂肪酸酯蜡、脂肪酰胺蜡、氟化聚合物蜡以及其组合。在本领域中通常使用术语“合成高熔点蜡”以包含高密度低分子量聚乙烯蜡、副产物聚乙烯蜡和费托蜡。其它蜡还包含那些描述于美国专利第6,335,410号、第6,054,544号和第6,723,810号中的蜡，所述专利均以引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，在进入第二混合装置以进行分散和稀释之前，在第一混合装置中预混配热塑性聚合物、增黏剂和蜡。在其它实施例中，在进入同一混合装置的乳化区并且接着进入稀释区之前，在具有特定长径比的混合装置的混合和运送区段中混合热塑性聚合物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物。在再其它实施例中，在与热塑性聚合物和/或增黏剂掺合之前将蜡加热到熔融状态。将水性热封涂料组合物的其它组分引入并且掺入所述组合物中，如下文所进一步详细论述。
除热塑性聚合物之外，本文所描述的水性热封涂料组合物还包含分散剂。如本文所使用的术语“分散剂”意味着有助于形成和/或稳定化分散液的试剂。有时称为“表面活性剂”的适用于本发明的分散剂包含离子和非离子表面活性剂。
非离子表面活性剂为其中极性官能团不由阴离子或阳离子基团提供而由中性极性基团，例如典型地醇、胺、醚、酯、酮或酰胺官能团提供的材料。适用于所公开组合物的非离子表面活性剂包含但不限于聚乙氧基化烷基苯酚，例如聚乙氧基化对壬基苯酚、对辛基苯酚或对十二烷基苯酚；衍生自椰子油、牛脂或包含油基衍生物的合成材料的聚乙氧基化直链醇；分子量典型地为1000至30，000的聚乙氧基化聚氧丙二醇(环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物)；聚乙二醇；聚乙氧基化硫醇；长链羧酸酯，包含天然脂肪酸的甘油酯和聚甘油酯、丙二醇酯、山梨糖醇酯、聚乙氧基化山梨糖醇酯、聚氧乙二醇酯和聚乙氧基化脂肪酸；烷醇胺“缩合物”，例如通过使脂肪酸的甲酯或甘油三酯与等摩尔或两等摩尔量的烷醇胺反应制得的缩合物；叔炔二醇；聚乙氧基化聚硅氧，通过使反应性聚硅氧中间体与例如环氧丙烷或混合环氧乙烷/环氧丙烷共聚物的封端烯丙基聚环氧烷反应来制备；N-烷基吡咯烷酮和烷基多糖苷(多糖的长链缩醛)。另外的非离子表面活性剂更特定地包含乙氧基化椰油酰胺；油酸；叔十二烷基硫醇；改性聚酯分散剂；基于聚异丁烯基丁二酸酐的酯、酰胺或混合酯-酰胺分散剂；基于聚异丁基苯酚的分散剂；ABA型嵌段共聚物非离子分散剂；丙烯酸接枝共聚物；辛基苯氧基聚乙氧基乙醇；壬基苯氧基聚乙氧基乙醇；烷基芳基醚；烷基芳基聚醚；胺聚乙二醇缩合物；改性聚乙氧基加合物；改性封端烷基芳基醚；改性聚乙氧基化直链醇；线性伯醇的封端乙氧基化物；高分子量叔胺，例如1-羟乙基-2-烷基咪唑啉；噁唑啉；全氟烷基磺酸酯；脱水山梨糖醇脂肪酸酯；聚乙二醇酯；脂肪族和芳香族磷酸酯。还包含烃基取代的丁二酸酰化剂和胺的反应产物。
适用于所公开的水性热封涂料组合物的离子表面活性剂包含但不限于用含水碱中和的油酸、脂肪酸、二聚物脂肪酸、烷基磺酸、烷基取代的芳香族磺酸、烷基磷酸、聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸的共聚物以及其组合。表面活性剂可以在稀释和冷却之前的任何时候添加到所述组合物中，这将在下文更详细地论述。
水性分散液组合物中表面活性剂的存在量以分散液中固体的总重量计，一般以0.1重量％至5重量％范围内的量、在一些实施例中以在0.2重量％至2.5重量％范围内的量并且在各种其它实施例中以在0.5重量％至1.5重量％范围内的量存在。
表面活性剂可以用中和剂部分或完全中和。在某些实施例中，例如长链脂肪酸的稳定剂的中和可以是以摩尔计25％至200％；或在替代方案中，其可以是以摩尔计50％至110％。举例来说，对于脂肪酸，中和剂可以是碱，例如氢氧化铵或氢氧化钾。其它中和剂可以包含例如氢氧化锂或氢氧化钠。在另一替代方案中，中和剂可以是例如碳酸盐。在另一替代方案中，中和剂可以是有机胺，例如胺(例如单乙醇胺)或2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)。可以用于本文所公开实施例的胺可以包含单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和TRIS AMINOTM(均可从安格斯(Angus)获得)、NEUTROLTM TE(可从巴斯夫(BASF)获得)以及三异丙醇胺、二异丙醇胺和N，N-二甲基乙醇胺(均可从密歇根州米德兰的陶氏化学公司(The DowChemical Company，Midland，MI)获得)。其它有用胺可以包含氨、单甲胺、二甲胺、三甲胺、单乙胺、二乙胺、三乙胺、单正丙胺、二甲正丙胺、N-甲醇胺、N-氨基乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺、N，N-二甲丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三(羟甲基)-氨基甲烷、N，N，N′N′-四(2-羟丙基)乙二胺、1.2-二氨基丙烷。在一些实施例中，可以使用胺的混合物或胺和表面活性剂的混合物。本领域普通技术人员应了解，适当中和剂的选择取决于所调配的特定组合物，并且了解这类选择在本领域普通技术人员的知识范围内。
水性分散液组合物中的中和剂一般以一定量存在以向所述组合物提供以所述组合物的酸的总摩尔数计，在20％至200％范围内、在一些实施例中在20％至150％范围内并且在各种其它实施例中以在25％至90％范围内的量的中和度。
热封涂料组合物一般包括大于40重量％的水，并且在各种其它实施例中，大于50重量％的水。
在一些实施例中，在混合装置的乳化区中将分散剂、中和剂和水添加到水性热封涂料组合物中。
热封涂料组合物可以含有其它添加剂，其包含但不限于消泡剂、流变改性剂、润湿剂和有机或无机颜料。
图1显示可以用于制备本发明水性热封涂料的装置的示意图。在图1中，将例如图1中的双螺杆挤出机的第一混合装置102联接至背压调节器(back pressure regulator)、熔融泵或齿轮泵104。在其它实施例中，可以使用本领域中已知的任何熔融捏合方法作为第一混合装置。举例来说，在一些实施例中，使用捏合机、
Figure BDA0002454327860000071
混合器、单螺杆挤出机或多螺杆挤出机。将热塑性聚合物、蜡和增黏剂形成或固结成母料，其可呈丸粒、粉末或薄片的形状或形式并且进料到进料器100中。第一混合装置熔融并且掺合丸粒、粉末或薄片，将所述丸粒、粉末或薄片从进料器100进料到第一混合装置102的入口106中以在典型地用于熔融捏合热塑性树脂的条件下形成均质熔融掺合物。熔融掺合物包括分散于水中的体积平均粒度为150nm至4,000nm的聚合物粒子。本文包含并且公开150nm至4,000nm的所有值和子范围。在一些实施例中，第一混合装置在80℃至240℃范围内的温度下操作。
接着将熔融掺合物从第一混合装置102经由第二混合装置120的入口108输送到第二混合装置120中，所述第二混合装置120为图1中的挤出机。第二混合装置包含乳化区118和稀释区122。将第二混合装置120联接至背压调节器、熔融泵或齿轮泵124。经由熔融掺合物的下游处的入口110添加初始量的水和中和剂。在一些实施例中，乳化区在80℃至240℃范围内的温度下操作。在一些实施例中，可存在中和剂储器112和初始水储器114，其中的一个包含泵。分别由中和剂储器112和初始水储器114提供所需量的中和剂(例如碱)和初始水。可以使用任何合适的泵，但在一些实施例中，举例来说，使用在240巴的压力下提供约150cc/min的流量的泵以向第二混合装置提供中和剂和初始水。在其它实施例中，液体注射泵在200巴下提供300cc/min的流量或在133巴下提供600cc/min的流量。在一些实施例中，在预热器中预热中和剂和初始水。在一些实施例中，可以将表面活性剂从表面活性剂储器116添加到入口110中。离开乳化区118的混合物为乳化混合物/分散液。
经由第二混合装置120的稀释区122的入口128用来自储器126的额外的水(例如去离子水、pH为7或更高的缓冲水等)进一步稀释分散液。典型地，将分散液在冷却区中稀释到至少40重量％的水。在各种实施例中，将分散液稀释到40重量％至80重量％的水。在一些实施例中，将分散液稀释到具有20重量％至80重量％的固体含量。另外，可以稀释经过稀释的混合物任何次数直至达成所需的稀释程度为止。
此外，在各种实施例中，热交换器(未示出)用于在分散液离开第二混合装置120之后将分散液冷却到低于80℃。分散液的pH典型地为8至11.5。
图2显示可以用于制备本发明水性热封涂料的装置的示意图。在图2中，将例如图2中的双螺杆挤出机的第一混合装置202联接至背压调节器、熔融泵或齿轮泵204。在其它实施例中，可以使用本领域中已知的任何熔融捏合方法。举例来说，在一些实施例中，使用捏合机、
Figure BDA0002454327860000081
混合器、单螺杆挤出机或多螺杆挤出机。将热塑性聚合物、蜡和增黏剂形成或固结成母料，其可呈丸粒、粉末或薄片的形状或形式并且进料到进料器200中。第一混合装置熔融并且掺合丸粒、粉末或薄片，将所述丸粒、粉末或薄片从进料器200进料到第一混合装置202的入口206中以在典型地用于熔融捏合热塑性树脂的条件下形成均质熔融掺合物。可以在入口206处和/或在入口206下游处的第一混合装置202中的任何其它点处将乳化剂与上述组分一起添加。熔融掺合物包括分散于水中的体积平均粒度为150nm至4,000nm的聚合物粒子。本文包含并且公开150nm至4,000nm的所有值和子范围。在一些实施例中，第一混合装置在80℃至240℃范围内的温度下操作。
接着将熔融掺合物从第一混合装置202经由第二混合装置220的入口208输送到第二混合装置220，所述第二混合装置220为图2中的转子定子混合器。转子定子混合器220包含旋转内部元件或转子以及固定外部壳体或定子。将来自第一混合装置202的熔融掺合物经由入口208进料到转子定子装置中，转子能够高速旋转并且将熔融掺合物连同中和剂机械地均质化/分散到初始含水料流中，所述中和剂是由储器210提供以形成高固体含量的乳液。在一些实施例中，可以在第二混合装置220中添加额外的乳化剂。接着，用由稀释混合器222中的稀释水储器212供应的水(例如去离子水、pH为7或更高的缓冲水等)将高固体含量乳液进一步稀释到所需的固体含量。典型地，将分散液在冷却区中稀释到至少40重量％的水。在各种实施例中，将分散液稀释到40重量％至80重量％的水。在一些实施例中，将分散液稀释到具有20重量％至80重量％的固体含量。另外，可以稀释经过稀释的混合物任何次数直至达成所需的稀释程度为止。第二装置的工艺可以在80℃至180℃范围内的温度下操作。在一些实施例中，转子定子混合器220和稀释混合器222可组合成单个转子定子混合装置。
此外，在各种实施例中，热交换器(未示出)用于在分散液离开稀释混合器222之后将分散液冷却到低于80℃。分散液的pH典型地为8至11.5。
图3显示可以用于制备本发明水性热封涂料的装置的示意图。在图3中，将优选地为双螺杆挤出机的挤出机302联接至背压调节器、熔融泵或齿轮泵304。在各种实施例中，挤出机302具有三个区域：(1)运送、熔融和混合区306、(2)乳化区308以及(3)稀释区310。在各种实施例中，混合和运送区306在80℃至240℃范围内的温度下操作，并且乳化区308在80℃至240℃范围内的温度下操作。在一些实施例中，挤出机302的运送、熔融和混合区306部分具有长度为“L”并且直径为直径“D”的筒，其提供不小于12比1，例如12比1至60比1的长径比。
将热塑性聚合物、蜡和增黏剂形成或固结成母料，其可呈丸粒、粉末或薄片的形状或形式并且进料到进料器312中。将丸粒、粉末或薄片从进料器312进料到挤出机302的入口314中，其中熔融或混配组分以形成均质熔融掺合物。熔融掺合物包括分散于水中的体积平均粒度为150nm至2,000nm的聚合物粒子。本文包含并且公开150nm至4,000nm的所有值和子范围。
还将乳化剂注入挤出机302的运送、熔融和混合区306中，优选地在此区306的后者部分中。还可以将其它添加剂经由入口314添加到挤出机中。接着将熔融掺合物从运送、熔融和混合区306进料到挤出机302的乳化区308中，其中经由入口316添加初始量的水和中和剂。在一些实施例中，可存在中和剂储器318和初始水储器320，其中的一个包含泵。分别由碱储器和初始水储器提供所需量的中和剂(例如碱)和初始水。可以使用任何合适的泵，但在一些实施例中，举例来说，使用在240巴的压力下提供约150cc/min的流量的泵以向挤出机提供中和剂和初始水。在其它实施例中，液体注射泵在200巴下提供300cc/min的流量或在133巴下提供600cc/min的流量。在一些实施例中，在预热器中预热中和剂和初始水。在一些实施例中，可以将表面活性剂从表面活性剂储器322添加到入口316中。离开乳化区308的混合物为乳化混合物/分散液。
经由通向挤出机302的稀释和冷却区310中的入口326用来自储器324的额外的水(例如去离子水、pH为7或更高的缓冲水等)将乳化混合物进一步稀释。典型地，将分散液在冷却区中稀释到至少40重量％的水。在各种实施例中，将分散液稀释到40重量％至80重量％的水。在一些实施例中，将分散液稀释到具有20重量％至80重量％的固体含量。另外，可以稀释经过稀释的混合物任何次数直至达成所需的稀释程度为止。
此外，在各种实施例中，热交换器(未示出)用于在分散液离开挤出机302之后将分散液冷却到低于80℃。分散液的pH典型地为8至11.5。
本发明的实例
样品制备
在所述实例中使用的恰当原材料包含ELVAXTM 4260(来自杜邦的乙烯乙酸乙烯酯)、DYMEREXTM松香(来自伊士曼)、巴西棕榈蜡(来自Gehring-Montgomery)和石蜡(来自Ross Waxes的石蜡128/130和石蜡140/145(1：1(重量)))以及油酸和氢氧化钾。一般按以下制备所述实例的水性热封涂料组合物：在第一混合装置中预混配至少ELVAXTM 4260、DYMEREXTM松香、巴西棕榈蜡和石蜡，所述第一混合装置是长径比为45比1的40mm双螺杆挤出机。在第一混合装置中熔融并且掺合所选原材料以产生熔融掺合物混合物。由预混配过程产生的熔融掺合物为经由模头离开挤出机的材料的均质熔融料流，所述模头进而联接至水下造粒系统(underwater pelletizing system)。将熔融掺合物挤出通过模板并且借助安装在造粒系统的叶片毂中的叶片切割成丸粒。借助冷水流将切割丸粒冷却到固态。接着，将固体丸粒转移到旋转干燥器系统中，所述系统从丸粒表面去除任何过量的水。之后，将丸粒转移到分类器系统中并且真空转移到最终包装容器中。
接着将呈丸粒形式的预混配材料进料到第二混合装置中以形成熔融掺合物，所述装置是长径比为44比1的40mm双螺杆挤出机。挤出机总共具有三个区域，其按顺序为：(1)运送、熔融和混合区、(2)乳化区以及(3)稀释和冷却区。经由单个挺杆式注射器(tappetstyle injector)将乳化剂(所述实例中的油酸)注入乳化区中。双500ml ISCO注射泵计量添加具有去离子水和氢氧化钾溶液(25重量％)的初始含水(IA)料流，经由相同的单个挺杆式注射器将其泵入双螺杆挤出机的乳化区中。
在运行第二混合装置之前，将挤出机筒和出口区加热到所需温度(运送、熔融和混合区加热到介于80℃与160℃之间，乳化区以及稀释和冷却区加热到介于80℃与140℃之间)。一旦挤出机筒达到所需温度，则经由挤出机净化聚合物。为防止堵塞，以约300rpm操作螺杆直至来自前一次运行的残余聚合物自由地离开端阀。接着开始进料并且使聚合物流流出。
所述实例根据上述方法进行制备并且其性质如表1中所示。在表1中，“E”表示ELVAXTM 4260，“D”表示DYMEREXTM，“C”表示巴西棕榈蜡，“P”表示石蜡，并且“O”表示油酸。比较实例1由来自陶氏化学公司的ADCOTETM 37P295制成，并且通过分批分散工艺制成。
粒度分析在使用由仪器软件预定义的标准程序的Beckman Coulter LS 13320雷射绕射粒度分析仪(贝克曼库尔特有限公司(Beckman Coulter Inc.))中进行。使用DenverInstruments pH计测量分散液pH。用OMNIMARKTM水分分析仪进行固体含量分析。在Brookfield旋转黏度计(以50rpm进行的RV#2心轴)上测量分散液黏度。
表1：实例的性质
Figure BDA0002454327860000121
性能测试
在所述实例中使用的主要基材为92g PET膜和预层压PET-铝膜箔侧。将主基材密封到具有92g PET膜、浇注PP(3密耳)膜、PVC片、PETG片、Barex片(黄色)、纸板(黏土涂布一侧)和预层压PET-铝箔侧的次基材上。通过以干燥涂层重量为3磅/令为目标用Mayer杆刮涂棒涂布来制备水性热封涂料组合物样品以用于性能测试。在90℃烘箱中干燥所涂布的湿膜2分钟以蒸发水。用于所述实例的实际涂层重量如下：示意性实例1，2.7磅/令涂布PET和3磅/令涂布箔；比较实例1，2.8磅/令涂布PET，2.9磅/令涂布箔。
用具有上侧加热温度的热封机进行热封以用于具有40psi、1.0秒、不同温度(200°F至350°F)和活化温度40psi、0.5秒、77°F至200°F的粘合强度测试。
通过将样品保持在3℃下(在冷冻机中)和在40℃下(在烘箱中)持续各种时间段来测试保存期限内稳定性(shelflife stability)。所述实例的保存期限内稳定性总结于表2中。
Figure BDA0002454327860000131
在室温(约23℃)下和在40℃下使用1磅重物进行防结块性测试。
用使用1时条带、10时/分钟牵引速度、具有所报导平均值(g/in)的三份重复样品用Thwing Albert Instron测量粘合强度。
表3：粘合强度测试结果
Figure BDA0002454327860000132
Figure BDA0002454327860000141
除上述实施例之外，特定组合的许多实施例也在本发明的范围内，所述实施例中的一些描述于下文：
实施例1.一种用于制备水性热封涂料组合物的方法，其包括：
(A)在第一混合装置中熔融掺合乙烯乙酸乙烯酯共聚物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物；
(B)在第二混合装置的乳化区中使所述熔融掺合物与包括中和剂、水和表面活性剂的初始含水料流接触以形成分散液；以及
(C)在所述第二混合装置的稀释区中用水稀释所述分散液以形成所述水性热封涂料组合物。
实施例2.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述方法为连续性工艺。
实施例3.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述第一混合装置和/或所述第二混合装置为挤出机。
实施例4.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述第一混合装置和/或所述第二混合装置为双螺杆挤出机。
实施例5.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述第一混合装置为内部分批混合器。
实施例6.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述第二混合装置为转子定子混合器。
实施例7.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述蜡选自由以下组成的群组：石蜡、微晶蜡、高密度低分子量聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、热降解蜡、副产物聚乙烯蜡、费托蜡、氧化费托蜡、功能化蜡以及其组合。
实施例8.如前述或后述实施例任一项所述的方法，其中所述第一混合装置在120℃至180℃范围内的温度下操作。
实施例9.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述第二混合装置的乳化区在80℃至150℃范围内的温度下操作。
实施例10.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述中和剂为氢氧化钾。
实施例11.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述表面活性剂为油酸。
实施例12.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述增黏剂为二聚胶松香。
实施例13.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述水性热封涂料组合物的酸基团的中和度以所述水性热封涂料组合物的总酸含量计在25摩尔％至100摩尔％范围内。
实施例14.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中所述水性热封涂料组合物包括40重量％至80重量％的水。
实施例15.如前述或后述实施例中任一项所述的方法，其中以所述水性热封涂料组合物中固体的总重量计，所述乙烯乙酸乙烯酯的存在量在50重量％至85重量％范围内，并且所述增黏剂的存在量在6重量％至20重量％范围内。
实施例16.一种用于制备水性热封涂料组合物的方法，其包括：
(A)在混合装置的混合和运送区中熔融掺合乙烯乙酸乙烯酯共聚物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物；
(B)在所述混合装置的乳化区中使所述熔融掺合物与包括中和剂、水和表面活性剂的初始含水料流接触以形成分散液；以及
(C)在所述混合装置的稀释区中用水稀释所述分散液以形成所述水性热封涂料组合物，
其中所述挤出机混合装置的长径比大于或等于12比1。
实施例17.如前述或后述实施例中任一项所述的用于制备水性热封涂料组合物的方法，其中所述挤出机混合装置的长径比为12比1至60比1。
实施例18.一种水性热封涂料组合物，其通过如前述或后述实施例中任一项所述的方法制造。

Claims (13)

1.一种用于制备水性热封涂料组合物的方法，其包括：
(A)在第一混合装置中熔融掺合乙烯乙酸乙烯酯共聚物、增黏剂和蜡以形成熔融掺合物；
(B)在第二混合装置的乳化区中使所述熔融掺合物与包括中和剂、水和表面活性剂的初始含水料流接触以形成分散液；以及
(C)在所述第二混合装置的稀释区中用水稀释所述分散液以形成所述水性热封涂料组合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一混合装置和/或所述第二混合装置为挤出机。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一混合装置为内部分批混合器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二混合装置为转子定子混合器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述蜡选自由以下组成的群组：石蜡、微晶蜡、高密度低分子量聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、热降解蜡、副产物聚乙烯蜡、费托蜡、氧化费托蜡、功能化蜡以及其组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一混合装置在120℃至180℃范围内的温度下操作。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二混合装置的乳化区在80℃至150℃范围内的温度下操作。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述中和剂为氢氧化钾。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性剂为油酸。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述增黏剂为二聚胶松香。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述水性热封涂料组合物的酸基团的中和度以所述水性热封涂料组合物的总酸含量计在25摩尔％至100摩尔％范围内。
12.根据权利要求1所述的方法，其中以所述水性热封涂料组合物中固体的总重量计，所述乙烯乙酸乙烯酯的存在量在50重量％至85重量％范围内，并且所述增黏剂的存在量在6重量％至20重量％范围内。
13.一种水性热封涂料组合物，其通过根据权利要求1所述的方法制造。
CN201880067681.XA 2017-10-31 2018-08-23 用于制备水性热封涂料组合物的方法 Active CN111225959B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762579354P 2017-10-31 2017-10-31
US62/579354 2017-10-31
PCT/US2018/047634 WO2019089113A1 (en) 2017-10-31 2018-08-23 Methods for preparing waterborne heat seal coating compositions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111225959A CN111225959A (zh) 2020-06-02
CN111225959B true CN111225959B (zh) 2022-03-04

Family

ID=63490726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880067681.XA Active CN111225959B (zh) 2017-10-31 2018-08-23 用于制备水性热封涂料组合物的方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11584829B2 (zh)
EP (1) EP3704196B1 (zh)
JP (1) JP7264891B2 (zh)
CN (1) CN111225959B (zh)
AR (1) AR113398A1 (zh)
BR (1) BR112020007671A2 (zh)
MX (1) MX2020003982A (zh)
RU (1) RU2020115424A (zh)
TW (1) TWI791641B (zh)
WO (1) WO2019089113A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2021012763A (es) * 2019-04-17 2022-01-19 Dow Global Technologies Llc Composición de dispersión acuosa.
WO2024100460A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-16 Uflex Limited Waterborne heat seal coating composition and a process for its preparation

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS562149A (en) 1979-06-19 1981-01-10 Mitsubishi Petrochem Co Ltd Continuous manufacture of aqueous dispersion of olefin resin
JPS594637A (ja) * 1982-06-30 1984-01-11 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 樹脂水性分散液
GB8706148D0 (en) * 1987-03-16 1987-04-23 Exxon Chemical Patents Inc Dispersions & emulsions
DE4219651A1 (de) 1992-06-16 1993-12-23 Basf Ag Verwendung von wäßrigen Dispersionen als Heißsiegelkleber
US5539021A (en) 1995-06-05 1996-07-23 The Dow Chemical Company Process for preparing high internal phase ratio emulsions and latexes derived thereof
ID16442A (id) 1996-01-22 1997-10-02 Dow Chemical Co Polimer etilena berat molekul ultra rendah
DE60018931T3 (de) 1999-05-20 2013-02-28 Dow Global Technologies Inc. Kontinuierliches verfahren zum extrudieren und mechanischen dispergieren eines polymerharzes in einem wässrigen oder nicht-wässrigen medium
JP3746998B2 (ja) * 2001-01-22 2006-02-22 株式会社クラレ エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物の製造方法
US7189461B2 (en) 2003-03-04 2007-03-13 Air Products Polymers, L.P. Semi-crystalline ethylene vinyl acetate emulsion polymers for heat seal applications
TW200517426A (en) * 2003-08-25 2005-06-01 Dow Global Technologies Inc Aqueous dispersion, its production method, and its use
EP1858945B1 (en) * 2005-03-17 2019-04-24 Dow Global Technologies LLC Adhesive and marking compositions made from interpolymers of ethylene/alpha-olefins
CN101384675A (zh) * 2006-02-17 2009-03-11 陶氏环球技术公司 由水分散体制备的可热密封的组合物
US20070243331A1 (en) 2006-02-17 2007-10-18 Dow Global Technologies Inc. Heat sealable compositions from aqueous dispersions
CN102131860A (zh) * 2008-09-05 2011-07-20 宝洁公司 热熔性粘合剂组合物
US9187680B2 (en) * 2010-11-12 2015-11-17 Bayer Intellectual Property Gmbh Hot-sealable coating systems and method for joining surfaces
CN103261306B (zh) * 2010-12-17 2016-03-09 国际人造丝公司 水性乳胶涂料组合物
WO2012170241A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Dow Global Technologies Llc Aqueous pour point depressant dispersion composition
US9034477B2 (en) * 2013-03-05 2015-05-19 Dow Global Technologies Llc Coating composition, a film containing the same, and a method for forming a sealable film
US20150080514A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Xerox Corporation Protective overcoat for printed images
EP3197943A1 (en) * 2014-09-26 2017-08-02 Dow Global Technologies LLC A multilayer structure
JP6451281B2 (ja) 2014-12-12 2019-01-16 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 ヒートシール性樹脂組成物
US10611928B2 (en) 2015-08-06 2020-04-07 Actega North America, Inc. Aqueous dispersions comprising polyurethane and ethylenic copolymers for heat sealable coatings
KR20180057661A (ko) 2015-09-23 2018-05-30 바스프 에스이 열 밀봉성 필름 코팅용 결합제 조성물
JP6901469B2 (ja) * 2015-10-07 2021-07-14 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 水性ヒートシールコーティング組成物を調製するためのプロセス
CN106221646B (zh) 2016-08-23 2020-01-17 上海乘鹰新材料有限公司 用于药品泡罩的水性热封胶及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200392297A1 (en) 2020-12-17
BR112020007671A2 (pt) 2020-10-13
MX2020003982A (es) 2020-08-13
JP2021501247A (ja) 2021-01-14
RU2020115424A (ru) 2021-11-08
AR113398A1 (es) 2020-04-29
CN111225959A (zh) 2020-06-02
US11584829B2 (en) 2023-02-21
WO2019089113A1 (en) 2019-05-09
TW201918534A (zh) 2019-05-16
TWI791641B (zh) 2023-02-11
JP7264891B2 (ja) 2023-04-25
EP3704196A1 (en) 2020-09-09
RU2020115424A3 (zh) 2022-02-17
EP3704196B1 (en) 2021-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108137979B (zh) 制备水性热封涂料组合物的方法
CN111225959B (zh) 用于制备水性热封涂料组合物的方法
RU2565318C2 (ru) Не содержащая растворителя эмульсия на биооснове
CN106009953B (zh) 水性聚烯烃分散液涂层和制得方法
KR20120102102A (ko) 압출기 스크루
JP2018527453A (ja) 加工性ポリビニルアルコールの製造方法及び装置
CN104194029A (zh) 能量活化的室温可泵送的聚合物组合物以及用于活化和分配它们的设备
CN102864682A (zh) 一种丙烯酸树脂乳液的制备方法及纸张涂布乳液
CN102822206A (zh) 不含水和溶剂的聚合物的生产方法
EP2872557B1 (en) Method for the preparation of stable emulsions of polyisobutene
JP2993047B2 (ja) 熱可塑性樹脂組成物の乳化方法
CN103249771B (zh) 减敏的热塑性聚合物含水分散体
EP2872556A1 (en) Stable emulsions of polyisobutene and their use
EP3956384A1 (en) Waterborne dispersion composition
JP2012082312A (ja) 熱可塑性樹脂水性分散液及びこれを用いた耐水性皮膜
CN113853400B (zh) 水媒分散体组合物
CN104449467A (zh) 一种装订书刊用热熔胶粘剂的制备方法
WO2024053685A1 (ja) 樹脂水性分散組成物
WO2024053686A1 (ja) 樹脂水性分散組成物
Thumsorn et al. Crystallization characteristic and heat seal properties of biodegradable films
KR102488749B1 (ko) 희석된 에멀젼의 헤그만 등급 최적화 방법, 이에 의해 생산된 희석된 에멀젼, 및 이로부터 제조된 코팅물
CN111051416A (zh) 乙烯系树脂水性分散液及水系热封材料
Castiello et al. Polypropylene/collagen hydrolysate thermoplastics blends: A waste of the leather industry as a resource to produce innovative materials

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant