РАСШИРЯЮЩИЕСЯ ПОКРОВНЫЕ КОМПОЗИЦИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2019 года по МПК C09D5/02 C09D201/00 C09J11/08 C09J201/00 C09J5/06 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение предлагает устойчивые к ударам и/или теплоизоляционные покровные композиции для защитных упаковок. При воздействии нагревания или излучения покровная композиция расширяется, и увеличение объема составляет, по меньшей мере, 2500%. Упаковки с нанесенной покровной композицией обладают устойчивостью к ударам, высокой прочностью, теплоизолирующими свойствами и низкой плотностью. В частности, настоящее изобретение предлагает конверт, подушечку или упаковочный пакет в качестве защитной упаковки, в которой содержится хрупкий и/или скоропортящийся предмет в процессе транспортировки или почтовой пересылки.

Уровень техники, к которой относится изобретение

[0002] Традиционные и широко используемые защитные упаковочные материалы включают разнообразные материалы в качестве набивки или наполнителя, которые являются пригодными для использования в качестве устойчивых к ударам и/или теплоизоляционных материалов. Для транспортировки хрупких предметов используются, например, упаковочные пакеты, содержащие внутри пластмассовые пузырчатые пленки или ячеистые вкладыши, которые используются индивидуально или в сочетании с гранулированным упаковочным наполнителем и пузырчатыми упаковочными материалами. Кроме того, существуют почтовые упаковки, содержащие наружный пакет и внутренний раздувающийся вкладыш; однако они имеют большие размеры, или требуется специальное оборудование, чтобы накачивать воздух во вкладыш и герметизировать его, как описывает патентная заявка США № US 2011/019121.

[0003] Поскольку традиционные защитные упаковочные материалы имеют основные части, изготовленные из пластмассы, они не подвергаются биологическому разложению и, таким образом, производят неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

[0004] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать защитные упаковки посредством использования покровной композиции, которая придает устойчивость к ударам, высокую прочность и низкую плотность пригодным для восстановления и/или повторного использования подложек. Настоящее изобретение предлагает более благоприятные для окружающей среды и экономически выгодные защитные упаковки для транспортировки хрупких и/или скоропортящихся предметов. Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы сократить до минимума зависимость от специального оборудования за счет использования легкодоступных устройств, таких как, например, печи и микроволновые устройства.

Сущность изобретения

[0005] Настоящее изобретение предлагает покровные композиции для защитных упаковок, которые обеспечивают устойчивость к ударам, высокую прочность, теплоизоляционные свойства и низкую плотность. Кроме того, настоящее изобретение предлагает изделие, которое содержит покровную композицию, нанесенную на подложку. При воздействии нагревания или излучения покровная композиция расширяется, и увеличение объема составляет, по меньшей мере, 2500%. В изделии, имеющем увеличенный объем, может помещаться хрупкий и/или скоропортящийся предмет в процессе транспортировки или почтовой пересылки при использовании пластических материалов в существенно меньшем количестве.

[0006] Согласно одному варианту осуществления, предлагается покровная композиция, которую составляют полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации; множество расширяющихся микросфер, имеющих температуру T₀ начала расширения и температуру T_m максимального расширения; и необязательная добавка. Полимер на водной основе имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер: [T₀₊(T_m-T₀)/2].

[0007] Согласно еще одному варианту осуществления, предлагается способ изготовления защитного упаковочного изделия, включающий следующие стадии: (1) изготовление композиции, содержащей полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации, и множество расширяющихся микросфер, имеющих T₀ и T_m; (2) нанесение покровной композиции на подложку, в качестве которой присутствует бумага, картон, древесина или фольга; (3) высушивание покрытия для практически полного удаления воды; и (4) расширение композиции. Полимер на водной основе имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер: [T₀₊(T_m-T₀)/2].. Температура высушивания составляет менее чем T₀, и температура расширения составляет T₀ или более.

[0008] Согласно еще одному варианту осуществления, предлагается защитное упаковочное изделие, содержащее подложку и покровную композицию, которую составляет полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации; множество расширяющихся микросфер, имеющих T₀ и T_m; и необязательная добавка. Полимер на водной основе имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер: [T₀₊(T_m-T₀)/2].. В качестве подложки присутствует бумага, картон, древесина, металлизированная бумага, металлизированный картон или фольга. Согласно некоторым вариантам осуществления, в качестве подложки может присутствовать регенерированная или регенерируемая пластмасса или пластмассовая пленка.

Подробное описание изобретения

[0009] Согласно настоящему изобретению, предлагается покровная композиция, которая обеспечивает устойчивость к ударам, высокую прочность, теплоизоляционные свойства и низкую плотность при воздействии нагревания или излучения на покровную композицию. Данная покровная композиция и изделие, изготовленное из покровной композиции, являются более благоприятными для окружающей среды, поскольку, например, уменьшается количество пластмассовых отходов.

[0010] Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что покровная композиция для защитных упаковок, которую составляют полимер на водной основе, множество расширяющихся микросфер, имеющих T₀ и T_m, и необязательная добавка, обеспечивает устойчивость к ударам, высокую прочность и низкую плотность. Покровные композиции, которые описываются настоящем документе, могут наноситься на пригодные для восстановления и повторного использования подложки защитной упаковки, причем расширяющиеся микросферы расширяются при воздействии нагревания или излучения на покровную композицию. Защитные упаковочные изделия, пригодные для использования согласно настоящему изобретению, представляют собой гибкие конверты или подушечки, в которых содержатся хрупкие и/или скоропортящиеся предметы в процессе транспортировки или почтовой пересылки, без использования объемистых упаковочных материалов.

[0011] Покровная композиция может изготавливаться из любого числа материалов. Желательную покровную композицию составляют полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации; множество расширяющихся микросфер, имеющих T₀ и T_m; и необязательная восковая дисперсионная добавка. Полимер на водной основе имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер: [T₀₊(T_m-T₀)/2], и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 при (T_m-T₀)/2. Покровная композиция может дополнительно содержать один или несколько консервантов, повышающих клейкость веществ, пластификаторов, увлажняющих веществ или наполнителей. Если это желательно, могут использоваться и другие материалы, которые не производят неблагоприятного воздействия на покровную композицию и свойства расширения покровной композиции.

[0012] Покровная композиция включает полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации. Этот эмульсионный полимер может присутствовать в покровной композиции в любом количестве, и он желательно присутствует в количестве, составляющем от приблизительно 50 мас.% до приблизительно 99,5 мас.%, предпочтительно от приблизительно 50 мас.% до приблизительно 70 мас.% по отношению к массе покровной композиции перед застыванием композиции. В зависимости от эмульсионного полимера, содержание твердых веществ составляет от приблизительно 40 мас.% до приблизительно 60 мас.% по отношению к массе эмульсионного полимера.

[0013] Полимер на водной основе может выбираться таким образом, чтобы он мог пластифицироваться в высокой степени под действием воды. Это обеспечивает эффективное расширение микросфер в процессе нагревание. Предпочтительно эмульсионный полимер стабилизируется посредством гидрофильных защитных коллоидов. Полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации, может представлять собой единственный сорт или смесь синтетических эмульсионных полимеров или полимеры природного происхождения. Полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации, может включать любые желательные полимерные компоненты, в том числе такие как дисперсия сополимера этилена и винилацетата, поливинилацетат, сополимер винилацетата и винилового спирта, стабилизированный декстрином поливинилацетат, сополимеры винилацетата, сополимеры этилена и винилацетата, винилакриловый, стиролакриловый, акриловый, стиролбутиловый каучук, полиуретан и их смеси. Особенно предпочтительные эмульсионные полимерные компоненты представляют собой дисперсия сополимера этилена и винилацетата, винилакриловый, стиролакриловый, акриловый и поливинилацетатный полимеры.

[0014] Согласно одному варианту осуществления, полимер на водной основе имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа в средней точке T₀ и T_m расширяющихся микросфер: [T₀+(T_m-T₀)/2]. Все описанные измерения модуля упругости, если не определяются другие условия, были проведены в соответствии со стандартом ASTM D5026. Согласно еще одному варианту осуществления, полимер на водной основе имеет значение tanδ, составляющее более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер: [T₀+(T_m-T₀)/2] расширяющихся микросфер.

[0015] Покровная композиция дополнительно содержит множество предварительно расширенных или расширяющихся микросфер, имеющих полимерную оболочку и углеводородную сердцевину. Предварительно расширенные микросферы являются в полностью расширенными, и для них не требуется осуществление дополнительного расширения. Расширяющиеся микросферы, пригодные для использования согласно настоящему изобретению, должны иметь способность увеличения своих размеров, когда на них воздействует энергия нагревания и/или излучения (в том числе, например, микроволновая, инфракрасная, радиочастотная и/или ультразвуковая энергия). Микросферы, пригодные для использования согласно настоящему изобретению, включают, например, расширяющиеся при нагревании полимерные микросферы, в том числе микросферы, имеющие углеводородную сердцевину и полиакрилонитрильную оболочку (такие как микросферы, которые продаются под торговым наименованием DUALITE®), и другие аналогичные микросферы (такие как микросферы, которые продаются под торговым наименованием EXPANCEL®). Расширяющиеся микросферы в нерасширенном состоянии могут иметь любой размер, составляющий от приблизительно 12 мкм до приблизительно 30 мкм в диаметре. При воздействии тепла расширяющиеся микросферы согласно настоящему изобретению могут оказаться способными увеличиваться в диаметре, причем кратность этого увеличения составляет от приблизительно 3 до приблизительно 10. При расширении микросфер, содержащихся в покровной композиции, эта покровная композиция превращается в ячеистый материал, который имеет повышенную устойчивость к ударам и изоляционные свойства. Как разъясняется ниже, может оказаться желательным, чтобы расширение микросфер происходило в частично застывшей покровной композиции.

[0016] Расширяющиеся микросферы имеют определенную температуру (T₀), при которой они начинают расширяться, и вторую температуру (T_m), которая представляет собой температуру достижения максимального расширения. Микросферы различных типов имеют различные температуры начала расширения и температуры максимального расширения. Например, микросферы одного типа, особенно пригодного для использования, имеют T₀, составляющую от приблизительно 80°C до приблизительно 100°C. Хотя могут использоваться микросферы любого определенного типа согласно настоящему изобретению, значения T₀ и T_m микросфер должны учитываться при составлении и обработке композиции. Температура (T_m), при которой достигается максимальное расширение микросфер, желательно составляет от приблизительно 120°C до приблизительно 130°C.

[0017] Хотя выбор определенных микросфер и их соответствующих температур T₀ и T_m не имеет решающего значения для настоящего изобретения, температуры обработки могут изменяться в зависимости от этих температур. Перед тем, как покровная композиция полностью высушивается, эти микросферы способны перемещаться в объеме композиции, а также способны расширяться. Однако когда покровная композиция полностью высыхает, микросферы практически фиксируются на своем месте, и их расширение становится затруднительным, если оно вообще возможно.

[0018] Согласно предпочтительным вариантам осуществления, оказывается желательным, что расширяющиеся микросферы, которые присутствуют в покровной композиции, составляют от приблизительно 10% до приблизительно 40% по отношению к массе покровной композиции перед застыванием композиции и предпочтительнее от приблизительно 15% до приблизительно 30% по отношению к массе адгезивной покровной композиции перед застыванием композиции. Коэффициент расширения расширяющихся микросфер и уровень содержания микросфер являются взаимосвязанными.

[0019] В зависимости от размера микросфер в полностью расширенном состоянии, количество расширяющихся микросфер в покровной композиции может регулироваться. В зависимости от конкретных расширяющихся микросфер, которые используются в композиции, может также регулироваться желательное количество микросфер в композиции. Как правило, если покровная композиция содержит расширяющиеся микросферы в чрезмерно высокой концентрации, наблюдается недостаточная адгезия и прочность при расширении микросфер, и в результате этого ослабляется структурная целостность композиции.

[0020] Было обнаружено, что добавление от 10% до приблизительно 40% расширяющихся микросфер по отношению к массе покровной композиции перед застыванием обеспечивает повышенную структурную целостность. Расширенное покрытие имеет суммарное увеличение объема, составляющее более чем 2000%, предпочтительно более чем 2500% при расширении влажного или частично сухого покрытия. Как правило, полимеры, имеющие низкую температуру стеклования (Tg) и высокий модуль упругости при температуре расширения микросферы выбираются в качестве основного связующего вещества для покровных композиций. Заявители обнаружили, что в результате выбора полимерных связующих веществ, у которых модуль упругости составляет менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ составляет более чем 0,35 при температуре расширения микросфер, получается покрытие, имеющее более высокий коэффициент расширения.

[0021] Покровная композиция необязательно содержит восковую дисперсионную добавку. Неограничительные восковые дисперсионные добавки включают парафиновый воск, пчелиный воск, синтетический полиэтиленовый воск и аналогичные вещества. Температура плавления восковой дисперсионной добавки желательно составляет менее чем T₀ расширяющихся микросфер. Согласно одному варианту осуществления, восковая дисперсионная добавка имеет температуру плавления, составляющую менее чем 100°C.

[0022] Другие добавки представляют собой повышающие клейкость вещества, пластификаторы и консервант, например, биоцид. Примерные консерванты представляют собой 1,2-бензизотиазолин-3-он, 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он и 2-метил-4-изотиазолин-3-он. Как правило, консерванты могут использоваться в количестве, составляющем от приблизительно 0,05% до приблизительно 0,5% по отношению к массе покровной композиции перед застыванием композиции.

[0023] В составе адгезивной композиции может необязательно содержаться любой полярный растворитель, в частности, вода.

[0024] Покровная композиция необязательно содержать дополнительно любые пеногасители, увлажняющие вещества, поверхностно-активные вещества, красящие вещества, сшивающие вещества, консерванты, наполнитель, пигмент, краситель, стабилизатор, реологический модификатор, поливиниловый спирт и их смеси. Эти компоненты могут содержаться в количестве, составляющем от приблизительно 0,05% до приблизительно 15% по отношению к массе покровной композиции перед застыванием композиции.

[0025] Добавление сшивающего вещества дополнительно увеличивает структурную целостность покрытия после того, как расширяются микросферы.

[0026] Хотя коалесценция покровной композиции может начинаться при комнатной температуре, покровная композиция может все же иметь высокое влагосодержание и сохранять достаточную текучесть. Энергия в некоторой форме может воздействовать на покровную композицию в целях расширения микросфер перед тем, как осуществляется полное высушивание покрытия. Как правило, энергия поступает в форме тепла, источником которого является теплопроводность, индукция или излучение. В случае покрытия, содержащего предварительно расширенные микросферы, не требуется никакая дополнительная форма энергии.

[0027] В случае покрытий, содержащих расширяющиеся и предварительно расширенные микросферы, нагреватели и вентиляторы могут использоваться, чтобы удалять избыток воды и способствовать высушиванию покрытия. Согласно особенно желательному варианту осуществления, при изготовлении защитного изделия, покровная композиция может наноситься на поверхность (или поверхности) подложки и подвергаться нагреванию в достаточной степени для коалесценции покрытия. Когда начинается коалесценция покрытия, и пока покрытие все еще находится в практически текучем состоянии, покрытие может способствовать удерживанию микросфер на месте, но будет предоставлять микросферам свободу расширения. Согласно одному варианту осуществления, нагревание может затем повышать температуру до достаточного уровня в целях расширения микросфер. Оказывается предпочтительным, чтобы нагреватель обеспечивал температуру в интервале от T₀ до T_m микросфер. Наконец, нагревание может затем повышать температуру до достаточного уровня в целях полного удаления воды из покровной композиции. Нагревание может осуществляться любым желательным способом, в том числе с помощью печи или посредством использования нагретых валиков. Следует отметить, что различные состояния (начало застывания, расширение микросфер и полное высушивание покрытия) могут достигаться посредством энергии излучения, которое может использоваться в качестве альтернативы или в качестве дополнения нагревания. То есть, например, различные состояния могут достигаться посредством использования микроволнового или радиочастотного излучения. В качестве способа нагревания может использоваться нагревание, источником которого является теплопроводность, конвекция и/или индукция. Кроме того, в сочетании с нагреванием может использоваться сжатый воздух. Кроме того, способ может включать в любом сочетании воздействие нагревания и воздействие излучения. Например, первоначальная коалесценция покрытия может осуществляться под действием непосредственного нагревания, в то время как расширение микросфер может осуществляться посредством воздействия энергии в форме излучения.

[0028] Если это желательно, в композиции могут содержаться и другие добавки в целях повышения коалесценции покрытия.

[0029] Согласно настоящему изобретению, покровная композиция оказывается особенно подходящей для защитных упаковок, в которых содержатся хрупкие и/или скоропортящиеся предметы в процессе транспортировки или почтовой пересылки. Примерные защитные упаковки представляют собой конверты, подушечки, пакеты с боковыми складками и аналогичные упаковки. Имеющие покрытие защитные упаковки обеспечивают устойчивость к ударам, высокую прочность, теплоизоляцию и низкая плотность.

[0030] Согласно еще одному варианту осуществления, предлагается способ изготовления защитного упаковочного изделия, включающий следующие стадии: (1) изготовление композиции, содержащей полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации и множество расширяющихся микросфер имеющий T₀ и T_m; (2) нанесение покровной композиции на подложку, в качестве которой присутствует бумага, картон, древесина, металлизированная бумага, металлизированный картон, фольга или пластмассовая пленка; (3) высушивание покрытия для практически полного удаления воды; и (4) расширение микросфер в составе композиции.

[0031] Согласно еще одному варианту осуществления, способ изготовления имеющего многослойную подложку защитного упаковочного изделия включает следующие стадии: (1) изготовление композиции, содержащей полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации и множество расширяющихся микросфер имеющий T₀ и T_m; (2) нанесение покровной композиции на часть первой подложки; (2b) необязательное высушивание покрытия для практически полного удаления воды; (3) нанесение адгезивной композиции на другую часть первой подложки; (3b) необязательное высушивание покрытия для практически полного удаления воды; (4) помещение второй подложки на первую подложку, в результате которого адгезив (связующее вещество) и покровные композиции внедряются в пространство между двумя подложками; и (5) расширение микросфер в композиции. В качестве подложен независимо выбираются бумага, картон, древесина, металлизированная бумага, металлизированный картон, фольга или пластмассовая пленка. В зависимости от желательного способа изготовления и покровной композиции, дополнительные стадии (2b) или (3b) могут необязательно вводиться в способ для эффективного удаления воды. Согласно некоторым вариантам осуществления, покровная композиция и адгезивная (связующая) композиция на стадиях (2) и (3) могут наноситься одновременно. Оказывается предпочтительным, когда покровная композиция и связующая композиция наносятся на различные области подложки. Кроме того, чтобы улучшалась устойчивость к ударам и теплоизоляция, связующее вещество включает микросферы. Согласно еще одному варианту осуществления, связующее вещество может наноситься на вторую подложку или на обе подложки. Согласно следующему варианту осуществления, покровная композиция может наноситься на обе (первую и вторую) подложки, чтобы улучшалась устойчивость к ударам и теплоизоляция. Кроме того, предусматривается, что многослойная подложка, содержащая более чем два слоя, может использоваться для изготовления имеющего многослойную подложку защитного упаковочного изделия, у которого дополнительно улучшаются устойчивость к ударам и теплоизоляция.

[0032] Расширение микросфер может осуществляться под действием тепла, которое обеспечивает теплопроводность, конвекция или индукция. Кроме того, в сочетанием с нагреванием используется сжатый воздух. Полимер на водной основе имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 при (T_m-T₀)/2 микросфер. Температура высушивания связующего вещества, содержащего полимер на водной основе, составляет менее чем T₀ и температура расширения составляет T₀ или более. Расширенные микросферы в составе покрытия обеспечивают устойчивость к ударам, высокую прочность, теплоизоляционные свойства и низкую плотность защитной упаковки.

[0033] В качестве подложек могут присутствовать древесноволокнистые плиты, древесностружечные плиты, гофрированный картон, гофрированный материал, сплошной беленый сульфатный картон (SBB), сплошной беленый сульфитный картон (SBS), сплошной небеленый картон (SLB), макулатурный мелованный картон (WLC), крафт-бумага, крафт-картон, бумага с покрытием, проклеенный картон, подложки пониженной плотности, металлизированная бумага, металлизированный картон, фольга, пластмасса или пластмассовая пленка.

[0034] Микросферы в составе защитной упаковке могут подвергаться расширению непосредственно перед использованием или предварительно изготавливаться заблаговременно и храниться до востребования. Перед расширением защитные упаковки находятся в тонком состоянии и остаются в таком сжатом состоянии, занимая меньшее пространство. Когда поступает энергия, например, тепло за счет теплопроводности, конвекции, индукции или излучения, микросферы в покрытии расширяются в составе защитной упаковки. Когда используется покровная композиция согласно настоящему изобретению, становится необязательным оборудование, которое нагнетает воздух в полость защитной упаковки.

[0035] Согласно еще одному варианту осуществления, предлагается защитная упаковка, которая изготавливается из многослойной подложки. Эта упаковка включает внутреннюю подложку и наружную подложку упаковки. Упаковка дополнительно включает покрытие, нанесенное на один или оба слоя упаковки, причем покровная композиция содержит множество внедренных в нее расширяющихся микросфер, причем эти многочисленные расширяющиеся микросферы являются расширенными, и покровная композиция является высушенной. Таким образом, защитная упаковка представляет собой изделие, содержащее на одной или обеих сторонах прикрепленную ячеистую композицию.

[0036] Покровная композиция может наноситься на поверхность подложки в любой желательной конфигурации, включая ряды точек, полоски, волны, шахматный рисунок, любые обычные многогранные формы и их сочетания. Кроме того, если это желательно, покровная композиция может наноситься на всю поверхность подложки упаковки. Согласно определенным вариантам осуществления, покровная композиция не наносится на наружные края подложек, и они остаются свободными для нанесения связующего вещества. Подложки затем соединяются друг с другом по краям, образуя многослойные подложки, из которых могут изготавливаться защитные упаковки, например, конверты, подушечки, пакеты с боковыми складками и другие изделия.

[0037] Покровная композиция может наноситься при воздействии нагревания, если это желательно; однако важно, чтобы это тепловое воздействие при нанесении не было настолько значительным, чтобы вызывать полное застывание покровной композиции перед расширением расширяющихся микросфер.

[0038] Связующее вещество согласно настоящему изобретению является особенно подходящим для потребительских упаковок, которые должны обеспечивать защиту и изоляцию в процессе почтовой пересылки и транспортировки.

[0039] Настоящее изобретение может становиться более понятным посредством анализа следующих примеров, которые не являются ограничительными и предназначаются исключительно для того, чтобы способствовать разъяснению настоящего изобретения.

Примеры

Пример 1 - полимерное связующее вещество на водной основе

[0040] Полимеры на водной основе имели следующие значения модуля упругости и tanδ, измеренные в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер: [T₀₊(T_m-T₀)/2] расширяющихся микросфер DUALITE® U020-130D и представленные в таблице 1.

Таблица 1

Связующее вещество Модуль упругости при [T₀₊(T_m-T₀)/2] (Па) tanδ при [T₀₊(T_m-T₀)/2] A 0,16⋅10⁶ 0,43 B <0,084⋅10⁶ 0,61 Сравнительное вещество X 0,37⋅10⁶ 0,34

Пример 2 - покровные композиции

[0041] Были изготовлены покровные композиции, содержащие следующие компоненты.

Таблица 2

Компонент Образец 1 (мас.%) Образец 2 (мас.%) Образец 3 (мас.%) Сравнительный образец (мас.%) Полимерная эмульсия на водной основе A 61,65 30,00 61,65 - Полимерная эмульсия на водной основе B - 31,65 - - Сравнительная полимерная эмульсия на водной основе X - - - 61,65 Расширяющиеся микросферы DUALITE® U020-130D 20,8 20,8 20,8 20,8 Восковая добавка 7,80 7,80 0 7,80 Вода 9,75 9,75 17,55 9,75

Пример 3 - коэффициенты расширения

[0042] Покровная композиция наносилась на бумажную подложку и нагревалась в течение 25 секунд при 265°F (129°C), 275°F (135°C) или 285°F (141°C). Значения процентного увеличения объема представлены в таблице 3.

Таблица 3

T/время Коэффициент расширения (об.%) Образец 1 Образец 2 Образец 3 Сравнительный образец 265°F/25 с 2950% 3500% 2550% 1800% 275°F/25 с 4050% 4600% 2850% 2100% 285°F/25 с 5250% 6650% 3000% 2500%

[0043] Как представлено в таблице 3, образцы 1, 2 и 3 при всех температурах имели более высокие коэффициенты расширения, чем сравнительный образец. Таким образом, покрытия, изготовленные с использованием связующих веществ, у которых модуль упругости составляет менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ составляет более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер: [T₀₊(T_m-T₀)/2] микросфер, обеспечивали большее расширение микросфер при каждой из исследованных температур.

[0044] Введение восковой дисперсионной добавки также увеличивало коэффициенты расширения. Образцы 1 и 2, в которых содержалась восковая добавка, также имели более высокие коэффициенты расширения, чем покрытие без восковой добавки (образец 3).

Изобретение предлагает устойчивые к ударам и/или теплоизоляционные покровные композиции для защитных упаковок. В частности, защитные упаковки включают конверты, подушечки и пакеты с боковыми складками, в которых содержатся хрупкие и/или скоропортящейся предметы в процессе транспортировки или почтовой пересылки. Описана покровная композиция, содержащая: (a) полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации; (b) множество расширяющихся микросфер, имеющих температуру T₀ начала расширения и температуру T_m максимального расширения; и (c) необязательную добавку, в которой полимер имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер, т.е. при [T₀+(T_m-T₀)/2]. Также описаны способ изготовления изделия и защитное упаковочное изделие. Технический результат состоит в повышении устойчивости к ударам, прочности и теплоизоляционных свойств защитных упаковок. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Покровная композиция, содержащая:

(a) полимер на водной основе, изготовленный путем эмульсионной полимеризации;

(b) множество расширяющихся микросфер, имеющих температуру T₀ начала расширения и температуру T_m максимального расширения; и

(c) необязательную добавку,

в которой полимер имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер, т.е. при [T₀+(T_m-T₀)/2].

2. Покровная композиция по п. 1, в которой полимер имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,2 МПа, и tanδ, составляющий более чем 0,4.

3. Покровная композиция по п. 1, в которой полимер на водной основе имеет абсолютный наклон графика зависимости логарифма модуля упругости от температуры, составляющий более чем 0,014.

4. Покровная композиция по п. 1, в которой полимер на водной основе выбирается из группы, которую составляют дисперсия сополимера этилена и винилацетата, поливинилацетат, сополимер винилацетата и винилового спирта, стабилизированный декстрином поливинилацетат, сополимеры винилацетата, сополимеры этилена и винилацетата, винилакриловый, стиролакриловый, акриловый, стиролбутиловый каучук, полиуретан и их смеси.

5. Покровная композиция по п. 1, в которой расширяющиеся микросферы имеют полимерную оболочку и углеводородную сердцевину.

6. Покровная композиция по п. 1, в которой расширяющиеся микросферы имеют T₀, составляющую менее чем 80°C.

7. Покровная композиция по п. 1, в которой расширяющиеся микросферы имеют T_m, составляющую более чем 150°C.

8. Способ изготовления изделия, покрытого покровной композицией по п. 1, включающий следующие стадии:

(a) изготовление покровной композиции, содержащей (i) полимер на водной основе, изготовленный эмульсионной полимеризацией, и (ii) множество расширяющихся микросфер, имеющих T₀ и T_m; причем данный полимер имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 при [T₀+(T_m-T₀)/2];

(b) нанесение покрытия на подложку, которая представляет собой бумагу;

(c) высушивание покрытия до практически полного удаления воды, причем температура высушивания составляет менее чем T₀; и

(d) расширение композиции при температуре, составляющей T₀ или более.

9. Способ изготовления изделия, покрытого покровной композицией по п. 1, включающий следующие стадии:

(a) изготовление покровной композиции, содержащей (i) полимер на водной основе, изготовленный эмульсионной полимеризацией, и (ii) множество расширяющихся микросфер, имеющих T₀ и T_m; причем данный полимер имеет модуль упругости, составляющий менее чем 0,3 МПа, и значение tanδ, составляющее более чем 0,35 в средней точке между T_m и T₀ расширяющихся микросфер, т.е. при [T₀+(T_m-T₀)/2];

(b) нанесение покрытия на подложку, которая представляет собой бумагу;

(b1) необязательное высушивание покрытия до практически полного удаления воды, причем температура высушивания составляет менее чем T₀;

(c) нанесение адгезивной композиции на другую часть первой подложки;

(d) необязательное высушивание покрытия для практически полного удаления воды, причем температура высушивания составляет менее чем T₀;

(e) расширение композиции при температуре, составляющей T₀ или более.

10. Защитное упаковочное изделие, содержащее подложку, которая представляет собой бумагу, и покровную композицию по п. 1.