高性能热熔粘合剂及其用途
阅读：895发布：2020-05-14
专利汇可以提供高性能热熔粘合剂及其用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种高性能热熔 粘合剂 组合物，与常规 热熔粘合剂 相比，其在较低 温度 下具有更高的热应 力 和更高的粘合力值。可以使用较少量的所述高性能热熔粘合剂来提供与常规热熔粘合剂相似的性能。，下面是高性能热熔粘合剂及其用途专利的具体信息内容。
1.高性能热熔粘合剂组合物，其包含：
A.约20重量％至约50重量％的聚合物，该聚合物具有(i)约105℃至约150℃的熔点，和(ii)约-80℃至约-50℃的玻璃化转变温度；
B.约20重量％至约40重量％的蜡；和
C.约30重量％至约70重量％的增粘剂；
D.约0.01重量％至约3重量％的抗氧化剂；并且
其中所述热熔粘合剂基本上不含任何增塑剂，且
其中所述热熔粘合剂基本上不含任何其他DSC熔点低于约105℃的聚合物。
2.根据权利要求1所述的高性能热熔粘合剂组合物，其中所述聚合物具有(i)约110℃至约140℃的熔点，和(ii)约-70℃至约-55℃的玻璃化转变温度。
3.根据权利要求1所述的高性能热熔粘合剂组合物，其中所述聚合物具有(i)大于约
106℃的熔点。
4.根据权利要求1所述的高性能热熔粘合剂组合物，其中根据ASTM D 1238，在2.16kg、
190℃下测量，所述聚合物的熔体指数为约1g/10min至约30g/10min。
5.根据权利要求1所述的高性能热熔粘合剂组合物，其中用布氏粘度计27号转子测量，所述粘合剂在350°F下的粘度为2500cP至约10,000cP。
6.根据权利要求1所述的高性能热熔粘合剂组合物，其中所述聚合物是烯烃嵌段共聚物。
7.根据权利要求5所述的高性能热熔粘合剂组合物，其中所述烯烃嵌段共聚物是乙烯-丙烯、乙烯-丁烯、乙烯-戊烯、乙烯-己烯、乙烯-庚烯和乙烯-辛烯共聚物。
8.根据权利要求7所述的高性能热熔粘合剂组合物，其中所述粘合剂还包含填料、添加剂、颜料、染料、聚合物添加剂、消泡剂、防腐剂、增稠剂、流变改性剂、保湿剂、成核剂、防结块剂、加工助剂、UV稳定剂、中和剂、润滑剂、表面活性剂和粘合促进剂。
9.包含两个基材和高性能热熔粘合剂组合物的制品，其包含：
A.约20重量％至约50重量％的聚合物，该聚合物具有(i)约110℃至约140℃的DSC熔点，和(ii)约-70℃至约-55℃的玻璃化转变温度；
B.约20重量％至约40重量％的蜡；
C.约30重量％至约70重量％的增粘剂；以及
D.约0.01重量％至约3重量％的抗氧化剂；
其中所述热熔粘合剂基本上不含任何增塑剂；
其中所述热熔粘合剂基本上不含任何其他DSC熔点低于约105℃的聚合物，
其中所述高性能热熔粘合剂具有大于140°F的热应力值，并且在-20°F、珠粒重量
0.075g/in下测量的粘合撕裂值大于80％。
10.根据权利要求9所述的制品，其中所述两个基材中的每一个独立地选自：原始和再生牛皮纸、高密度和低密度牛皮纸、刨花板、涂覆的牛皮纸和刨花板、塑料膜、木材、金属箔、剥离纸、棉、非织造织物和复合膜。
11.根据权利要求10所述的制品，其中所述基材选自原始和再生牛皮纸、高密度和低密度牛皮纸，以及涂覆的牛皮纸。
12.根据权利要求9所述的制品，其中根据ASTM D 1238，在2.16kg、190℃下测量，所述聚合物的熔体指数为约1g/10min至约30g/10min。
13.根据权利要求9所述的制品，其中用布氏粘度计27号转子测量，所述粘合剂在350°F下的粘度为2500cP至约10000cP，并且根据IoPP热应力方法的热应力值大于140°F。
14.根据权利要求9所述的制品，其中所述聚合物是选自乙烯-丙烯、乙烯-丁烯、乙烯-戊烯、乙烯-己烯、乙烯-庚烯和乙烯-辛烯的烯烃嵌段共聚物。
15.根据权利要求14所述的制品，其中所述聚合物是乙烯-丙烯或乙烯-辛烯共聚物。
16.根据权利要求9所述的制品，其中所述粘合剂还包含填料、添加剂、颜料、染料、聚合物添加剂、消泡剂、防腐剂、增稠剂、流变改性剂、保湿剂、成核剂、防结块剂、加工助剂、UV稳定剂、中和剂、润滑剂、表面活性剂和粘合促进剂。
17.根据权利要求9所述的制品，其是盒子、纸盒、托盘、标签、装订物、袋子或一次性制品。
18.制造制品的方法，其包括以下步骤：
(A)形成高性能粘合剂组合物，其包含(i)约20重量％至约50重量％的聚合物，该聚合物具有(a)约110℃至约140℃的熔点，和(b)约-70℃至约-55℃的玻璃化转变温度；(ii)约
20重量％至约40重量％的蜡；(iii)约30重量％至约70重量％的增粘剂；(iv)约0.01重量％至约3重量％的抗氧化剂；其中所述粘合剂基本上不含任何增塑剂，并且基本上不含任何其他DSC熔点低于约105℃的聚合物；
(B)在约275°F至约400°F下将所述粘合剂施加到基材上；和
(C)将第二基材施加到所施加的粘合剂上，
其中所述基材是纸、纸板、塑料膜、金属箔、剥离纸、棉或非织造织物；且
其中根据ASTM测量，所述粘合剂在350°F下的粘度为约2500cP至约10000cP。
高性能热熔粘合剂及其用途
技术领域
背景技术
[0002] 热熔粘合剂是在室温下为固体的热塑性材料，并且当以熔融状态施加时，在其固化时粘附到基材。热熔粘合剂在轻微接触压力下形成初始粘合和初始强度(green strength)。随着时间的推移，热熔粘合剂与基材形成强粘合强度。随着基材上施加的粘合剂的量增加，粘合强度增加。
[0004] 为了减少石油密集的碳足迹，已经用基于烯烃的粘合剂取代基于乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的粘合剂。由于基于烯烃的粘合剂的密度低于基于EVA的粘合剂，已经使用降低重量的粘合剂来实现相似的性能；然而，用于粘合的粘合剂的总体积没有变化。
[0005] 人们越来越希望减少碳足迹并生产出具有更高效率和性能的产品。制造环境友好型粘合剂的一种方法是通过形成具有改进的粘合强度的热熔粘合剂来减少碳足迹。本发明满足了这一需求。
发明内容
[0006] 本发明提供一种高性能热熔粘合剂组合物，与常规热熔粘合剂相比，其在较低温度下具有更高的热应力和更高的粘合力值。另一方面，本发明提供一种具有相似粘合强度的制品，与常规热熔粘合剂相比，其具有较少量的高性能热熔粘合剂。
[0007] 本发明的一个方面涉及一种高性能热熔粘合剂组合物，其包含：
[0008] (A)约20重量％至约50重量％的聚合物，该聚合物具有(i)约105℃至约150℃的熔点，和(ii)约-80℃至约-50℃的玻璃化转变温度；
[0009] (B)约20重量％至约40重量％的蜡；
[0010] (C)约30重量％至约70重量％的增粘剂；和
[0013] 在另一方面，本发明提供了一种制品，其包含两个纤维素基材，在两个基材之间夹入粘合剂。所述粘合剂是一种高性能热熔粘合剂组合物，其包含：
[0014] (A)约20重量％至约50重量％的聚合物，该聚合物具有(i)约105℃至约150℃的熔点，和(ii)约-80℃至约-50℃的玻璃化转变温度；
[0015] (B)约20重量％至约40重量％的蜡；
[0016] (C)约30重量％至约70重量％的增粘剂；和
[0017] (D)约0.01重量％至约3重量％的抗氧化剂。
[0018] 所述热熔粘合剂基本上不含任何增塑剂，并且基本上不含任何DSC熔点低于约105℃的聚合物。所述高性能热熔粘合剂具有大于140°F的热应力值，并且在-20°F、珠粒重量0.075g/in下测量的粘合撕裂值(adhesion tear value)大于80％。
[0019] 本发明的另一方面涉及一种制造制品的方法，其包含以下步骤：
[0020] (A)形成高性能粘合剂组合物，其包含(i)约20重量％至约50重量％的聚合物，该聚合物具有(a)约105℃至约140℃的熔点，和(b)约-80℃至约-50℃的玻璃化转变温度；(ii)约30重量％至约20重量％的蜡；(iii)约30重量％至约70重量％的增粘剂；和(iv)约
0.01重量％至约3重量％的抗氧化剂；
0.01重量％至约3重量％的抗氧化剂；
[0021] (B)在约275°F至约400°F下将粘合剂施加到基材上；和
[0022] (C)将第二基材施加到所施加的粘合剂上。
[0023] 所述热熔粘合剂基本上不含任何增塑剂，并且基本上不含任何DSC熔点低于约105℃的聚合物。所述基材可以是纸、纸板、塑料膜、金属箔、剥离纸、棉或非织造织物。
具体实施方式
[0024] 本发明提供高性能热熔粘合剂。所述热熔粘合剂在较低温度下提供优异的热应力和粘合性，因此可以使用较少量的相同粘合剂将基材粘合在一起以具有与常规热熔粘合剂相似的性能。
[0025] 术语“基本上不含”是指所述热熔粘合剂组合物包含小于0.1重量％的所述组分、小于0.01重量％的所述组分、痕量的所述组分，或热熔粘合剂中不可检测量的所述组分。在另一方面，术语“基本上不含”表示不希望将所述组分加入到热熔粘合剂组合物中。
[0026] 术语“常规热熔粘合剂”或“常规粘合剂”是指具有增塑剂、EVA或DSC熔点低于105℃的聚合物的粘合剂。
[0027] 所述高性能热熔粘合剂组合物包含聚合物，该聚合物具有(i)约105℃至约150℃的熔点，和(ii)约-80℃至约-50℃的玻璃化转变温度。在另一个实施方案中，所述聚合物的DSC熔点大于约106℃、107℃、108℃、109℃、110℃、111℃、112℃、113℃、114℃、115℃、116℃、117℃、118℃、119℃、120℃、121℃、122℃、123℃、1234℃、125℃、126℃、127℃、129℃、130℃、131℃、132℃、133℃、134℃、135℃、136℃、137℃、138℃、139℃、140℃、141℃、142℃、143℃、145℃、146℃、147℃、148℃或149℃。
[0028] 通过本领域的各种已知方法测量DSC熔融温度。本文给出的DSC熔融温度值用TA仪器Universal Analysis 2000差示扫描量热计(DSC)测量。将约5mg至10mg的样品封入气密密封的铝盘中，并以氮气作为载气的空盘(empty pan)作为参照。将样品加热至高于样品熔点，通常不超过220℃，并保持等温2分钟。将样品快速冷却至-90℃并保持1分钟。然后以10℃/min的速率加热样品。以熔融吸热峰作为熔融温度。
[0029] 聚合物的Tg可通过差示扫描量热法(DSC)测定。将约5mg至10mg的样品封入气密密封的铝盘中，并相对于以氮气作为载气的空盘作为参照进行测试。将样品加热至高于样品熔点，通常不超过220℃，并保持等温2分钟。将样品快速冷却至-90℃并保持1分钟。然后以10℃/min的速率加热样品。Tg计算为对应于DSC热容加热曲线上的玻璃化转变的热流变化的开始和终点之间的中点。使用DSC测定Tg是本领域熟知的，并且由B.Cassel和M.P.DiVito在“Use of DSC To Obtain Accurate Thermodynamic and Kinetic Data”，American Laboratory，1994年1月，第14-19页中描述，和由B.Wunderlich在Thermal Analysis,Academic Press，Inc.,1990中描述。
[0030] 在一个实施方案中，所述聚合物包含乙烯和至少一种选自C3-12α-烯烃的共聚单体的共聚物。在另一个实施方案中，所述聚合物包含丙烯和至少一种选自C2,4-12α-烯烃的共聚单体的共聚物。在一个具体实施方案中，聚合物组分是乙烯-辛烯共聚单体。根据ASTM D1238，在190℃下测量的熔体指数大于约5g/10min至约2,500g/10min。
[0031] 在另一个实施方案中，所述聚合物是刚性和弹性链段的交替嵌段，所述弹性链段是通过链穿梭方法制备的烯烃嵌段共聚物(OBC)。OBC具有“硬”(高刚性结晶)和“软”(高弹性非晶)链段。美国专利号7,524,911和WO 2009/029476描述了基于OBC的粘合剂组合物。描述OBC和OBC的各种应用的其他参考文献包括WO 2006/101966、WO2006/102016、WO 2008/005501和WO 2008/067503。它们的合成和物理性质的细节可以在例如WO 2006/102150、WO
2009/029476和美国专利号7,524,911中找到，其公开内容通过引用特别地并入本文。如本领域所知，OBC的密度与其结晶度直接相关，即密度越高，结晶度百分比越高。在本发明的热
3 3
熔粘合剂组合物中可用的OBC具有0.860g/cm至0.890g/cm (g/cc)的密度，优选根据ASTMD
1238在190℃和2.16kg重量下测量的熔体指数为1g/10min至1000g/10min，优选1g/10min至
10g/10min。烯烃嵌段共聚物的重均分子量(Mw)为15,000至100,000g/mol，或优选为20,000至75,000g/mol。
2009/029476和美国专利号7,524,911中找到，其公开内容通过引用特别地并入本文。如本领域所知，OBC的密度与其结晶度直接相关，即密度越高，结晶度百分比越高。在本发明的热
3 3
熔粘合剂组合物中可用的OBC具有0.860g/cm至0.890g/cm (g/cc)的密度，优选根据ASTMD
1238在190℃和2.16kg重量下测量的熔体指数为1g/10min至1000g/10min，优选1g/10min至
10g/10min。烯烃嵌段共聚物的重均分子量(Mw)为15,000至100,000g/mol，或优选为20,000至75,000g/mol。
[0032] 也可以使用两种或更多种OBC聚合物的共混物。例如，可以使用第一OBC聚合物和与第一OBC聚合物不同的第二OBC聚合物的共混物。
[0033] OBC聚合物可以以商品名INFUSE以各种等级从Dow Chemical Company商购获得。
[0034] 基于粘合剂的总重量，所述聚合物在高性能热熔粘合剂组合物中的存在量为约20重量％至约50重量％。优选地，所述聚合物的含量大于约20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％、34重量％、35重量％、36重量％、37重量％、38重量％、，39重量％、40重量％、41重量％、42重量％、43重量％、44重量％、45重量％、46重量％、47重量％、48重量％或49重量％。
[0035] 所述高性能热熔粘合剂基本上不含任何DSC熔点低于105℃的聚合物。
[0036] 所述高性能热熔粘合剂组合物还包含蜡。适合在本发明中使用的蜡包括石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、副产物聚乙烯蜡、费-托蜡、氧化的费-托蜡和官能化蜡，比如羟基硬脂酰胺蜡和脂肪酰胺蜡。高密度低分子量聚乙烯蜡、副产物聚乙烯蜡和费-托蜡在本领域中通常被称为合成高熔点蜡。
[0037] 当使用时，蜡组分通常以基于粘合剂总重量的约20重量％至约40重量％的量存在。优选的蜡的熔融温度为49℃至121℃，更优选为66℃至110℃，最优选为82℃至104℃。
[0038] 高性能热熔粘合剂组合物还包含增粘剂。基于粘合剂的聚合物选择增粘剂。与聚合物的相容性、软化点、粘度和对皮肤敏感性的细胞毒性是选择特定增粘剂的主要因素。粘合剂中可以使用增粘剂的组合。基于粘合剂的总重量，增粘剂组分通常可以以约20重量％至约70重量％，优选约30重量％至约60重量％存在。
[0039] 通过ASTM方法E28测定，典型的增粘剂具有约40℃至约150℃，更优选约80℃至约130℃的环和球软化点。
[0040] 可用的增粘树脂可包括任何相容的树脂或其混合物，比如合成烃树脂和混合物。包括脂族或脂环族烃、芳族烃、芳族改性的脂族烃或脂环烃，其氢化衍生物。这类脂族烃C5增粘树脂是戊间二烯和2-甲基-2-丁烯的二烯-烯烃共聚物，其软化点约为95℃。这种树脂TM
的实例是购自Cray Valley的Wingtack 购自Exxon Mobil Chemicals的Escorez
1304、购自Eastman的Piccotac TM 1095和购自Jinhai的HAITACK TM JH 3201。脂环烃C5增粘树脂可以以商品名 100系列和300系列购自Zeon。芳族改性的脂族烃树脂，
比如可从Cray Valley购得的商品名为 Extra、 Plus、
ET的那些，购自Exxon Mobil Chemicals的Escorez TM 2203LC、购自
TM TM
Eastman的Piccotac 9095和购自Jinhai的HAITACK JH 3200也可用于本发明。特别合适的氢化增粘剂的实例包括购自Exxon Mobil Chemicals的Escorez 5000系列、购自Arakawa的Arkon P100和购自Eastman Chemical的Regalite S1100或Eastotac H100等。还包括环状或无环C5树脂和芳族改性的无环或环状树脂。
的实例是购自Cray Valley的Wingtack 购自Exxon Mobil Chemicals的Escorez
1304、购自Eastman的Piccotac TM 1095和购自Jinhai的HAITACK TM JH 3201。脂环烃C5增粘树脂可以以商品名 100系列和300系列购自Zeon。芳族改性的脂族烃树脂，
比如可从Cray Valley购得的商品名为 Extra、 Plus、
ET的那些，购自Exxon Mobil Chemicals的Escorez TM 2203LC、购自
TM TM
Eastman的Piccotac 9095和购自Jinhai的HAITACK JH 3200也可用于本发明。特别合适的氢化增粘剂的实例包括购自Exxon Mobil Chemicals的Escorez 5000系列、购自Arakawa的Arkon P100和购自Eastman Chemical的Regalite S1100或Eastotac H100等。还包括环状或无环C5树脂和芳族改性的无环或环状树脂。
[0041] α-甲基苯乙烯树脂，比如购自Eastman Chemicals的Kristalex 3085和3100、购自Arizona chemicals的Sylvares SA 100也可用作本发明中的增粘剂。对于一些配制物，可能需要两种或更多种所述增粘树脂的混合物。
[0042] 也可使用芳族烃树脂，它们是C9芳族/脂族烯烃衍生的，可从Cray Valley以商品名 购得，和Rutgers系列的TK芳烃树脂。 A-90是一种低分子量脂族C9烃类树脂，其环和球软化点为90-100℃，可从Cray Valley商购获得。
[0043] 在一个实施方案中，增粘剂是天然和改性松香，包括例如脂松香、木松香、妥尔油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香、树脂酸盐和聚合松香；天然和改性松香的甘油和季戊四醇酯，包括例如pale、木松香的甘油酯、氢化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、氢化松香的季戊四醇酯。可用于实施本发明的商购松香和松香衍生物的实例包括可从Arizona Chemical购得的 RE 100L、 RE 110L和 RE 85；购自Ingevity的 5101和购自Georgia-Pacific的 1100。另一种
增粘剂包括天然萜烯的共聚物和三元共聚物，包括例如苯乙烯/萜烯和α-甲基苯乙烯/萜烯；通过ASTM方法E28-58T测定的软化点为约70℃至150℃的多萜树脂。市售苯乙烯/萜烯树脂的实例是购自Arizona Chemical的SYLVARES TM ZT 106LT和购自Pinova的
HM106。其他增粘剂是酚改性的萜烯树脂及其氢化衍生物，包括例如在酸性介质中缩合双环萜烯和苯酚得到的树脂产物；球和环软化点为约70℃至135℃的脂族石油烃树脂。市售酚醛改性萜烯树脂的实例是Sylvares TP 2040HM和Sylvares TP 300，两者均可从Arizona Chemical购得。
增粘剂包括天然萜烯的共聚物和三元共聚物，包括例如苯乙烯/萜烯和α-甲基苯乙烯/萜烯；通过ASTM方法E28-58T测定的软化点为约70℃至150℃的多萜树脂。市售苯乙烯/萜烯树脂的实例是购自Arizona Chemical的SYLVARES TM ZT 106LT和购自Pinova的
HM106。其他增粘剂是酚改性的萜烯树脂及其氢化衍生物，包括例如在酸性介质中缩合双环萜烯和苯酚得到的树脂产物；球和环软化点为约70℃至135℃的脂族石油烃树脂。市售酚醛改性萜烯树脂的实例是Sylvares TP 2040HM和Sylvares TP 300，两者均可从Arizona Chemical购得。
[0044] 本发明的粘合剂还包含抗氧化剂、稳定剂和/或添加剂。
[0045] 添加抗氧化剂以保护粘合剂免于由来自诸如增粘树脂的原料的热、光或残余催化剂引起的与氧反应引起的降解。
[0046] 本文包括的适用抗氧化剂是高分子量受阻酚和多官能酚，比如含硫和含磷的酚。受阻酚是本领域技术人员公知的，可以表征为酚化合物，其在酚羟基附近还含有空间大体积基团。特别是，叔丁基一般取代到苯环相对于酚羟基邻位的至少一个位置上。在羟基附近存在这些空间上很大的取代基团用于阻滞其拉伸频率，并相应地阻滞其反应性。因此这种位阻提供了具有稳定性能的酚类化合物。代表性的受阻酚包括；1,3,5-三甲基-2,4,6-三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-苯；季戊四醇四-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯；正十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸酯；4,4'-亚甲基双(2,6-叔丁基-苯酚)；4,
4'-硫代双(6-叔丁基-邻甲酚)；2,6-二叔丁基苯酚；6-(4-羟基苯氧基)-2,4-双(正辛基-硫代)-1,3,5-三嗪；二正辛基硫代)3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸乙酯；和山梨糖醇六[3-(3,
5-二叔丁基-4-羟基-苯基)-丙酸酯]。
4'-硫代双(6-叔丁基-邻甲酚)；2,6-二叔丁基苯酚；6-(4-羟基苯氧基)-2,4-双(正辛基-硫代)-1,3,5-三嗪；二正辛基硫代)3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸乙酯；和山梨糖醇六[3-(3,
5-二叔丁基-4-羟基-苯基)-丙酸酯]。
[0047] 这些抗氧化剂可从BASF商购获得，包括作为受阻酚的IRGANOX(注册商标)565,1010,1076和1726。这些是作为自由基清除剂的主要抗氧化剂，可以单独使用或与其他抗氧化剂比如亚磷酸酯抗氧化剂一起使用，所述亚磷酸酯抗氧化剂如从BASF购得的IRGAFOS(注册商标)168。亚磷酸酯催化剂被认为是次要催化剂，一般不单独使用。这些主要用作过氧化物的分解剂。其他可用的催化剂是购自Cytec Industries的CYANOX(注册商标)LTDP和购自Albemarle Corp的ETHANOX(注册商标)330。许多这些抗氧化剂可以单独使用或者与其他这种抗氧化剂组合使用。基于粘合剂，这些化合物以少量，通常小于约10重量％加入到热熔体中，并且对其他物理性质没有影响。可以被添加也不影响物理性质的其他化合物是添加颜色的颜料，或者荧光剂，仅仅提及两种。这些添加剂对本领域技术人员来说是已知的。
[0048] 取决于热熔粘合剂的预期最终用途，常规添加到热熔粘合剂中的其他添加剂，比如颜料、染料和填料可以少量(即最多约10％重量)掺入到本发明的配制物中。
[0049] 其他添加剂包括填料、溶剂(用于改善成膜性和润湿性)、聚合物添加剂、消泡剂、表面活性剂、交联剂和杀生物剂，偶联剂、臭氧保护剂、脂肪酸、成核剂、发泡剂、增稠剂、流变改性剂、保湿剂、成核剂、防结块剂、加工助剂、UV稳定剂、中和剂、润滑剂和粘合促进剂和/或促进剂可以掺入聚合物中，其可以少量或大量掺入粘合剂配制物中，这取决于目的。
[0050] 所述高性能热熔粘合剂基本上不含任何增塑剂，液体或固体，包括任何油或聚丁烯。添加增塑剂会降低粘度，特别是对于粘度水平高于1,500cP的粘合剂。所述高性能热熔粘合剂基本上不含DSC熔融温度低于约105℃的任何聚合物。增塑剂和聚合物通常使用能量密集型方法从石油合成，这增加了碳足迹。
[0051] 常规热熔粘合剂，其在350°F下的粘度通常小于1,000cP。在优选的方式中，高性能热熔粘合剂组合物在350°F下的初始粘度(或熔体粘度)为约2,500cP至约10,000cP，优选约3,000cP至约9,000cP。此处350°F下的粘度(或熔体粘度)是指通过布氏粘度计使用27号转子测量的值。
[0052] 施加热熔粘合剂的方法没有特别限制。首先通过将聚合物、蜡和增粘剂混合并将它们在熔融温度以上熔化，加入其他组分直至它们混合来制备粘合剂。可以将粘合剂造粒并在此时冷却并再加热至熔融状态，或者可以将粘合剂直接施加到基材上。将制备的熔融粘合剂施加到第一基材上，然后将第二基材施加到粘合剂上，由此将粘合剂夹在两个基材之间。
[0053] 所述高性能热熔粘合剂可以以本领域已知的各种形式施加。在一个实施方案中，将粘合剂以线、针迹(stich)或点图案施加到基材上。所述粘合剂可以以0.01g/in至0.30g/in的量施加，作为添加量。
[0054] 基材包括原始和再生牛皮纸(virgin and recycled Kraft paper)、高密度和低密度牛皮纸、刨花板和各种类型的经处理和涂覆的牛皮纸和刨花板、塑料膜、木材、金属箔、剥离纸、棉、非织造织物、复合材料等。这些复合材料可包括层压到铝箔上的刨花板，该刨花板进一步层压到膜材料上，比如聚乙烯、Mylar、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯和各种其他类型的膜。
[0055] 高性能热熔粘合剂具有高于140°F的热应力值。热应力测试是一种预测在升高的温度下能否保持粘合剂粘合(bond)完整性的方式。该粘合暴露于热应力和机械应力，并且粘合保持其完整性的最高温度被确定为热应力值。通过以下步骤使用工业标准IoPP(Institute of Packaging Professionals)热应力测试来测量热应力：(1)将预定量的热熔体施加到基材上并将第二基材粘附到热熔体上以形成制品；(2)对粘合的制品施加力；(3)将所述制品暴露在升高的温度下(在烘箱中)24小时；(4)重复步骤(1)-(3)并记录所述粘合可以抵抗重物将所述基材保持在一起的最高温度。
[0056] 所述高性能热熔粘合剂在低温下，在约-20°F至20°F的范围内具有优异的粘合性。通常，当粘合剂冷却时，它变得更加坚硬并且不能在低温下保持粘合。低粘合性是预测粘合剂粘合完整性在低温下能否保持的预测指标。通过以下步骤来测量低粘合力值：(1)将预定量的热熔体施加到基材上并将第二基材粘附到热熔体上以形成制品；(2)对粘合的制品施加力；(3)将所述制品暴露在低温下24小时；以及(4)通过拉开粘合来分析粘合的失效。
[0057] 由于较高的热应力和优异的粘合性，在一个实施方案中，所述高性能热熔粘合剂可以以比具有相似粘合性能的常规粘合剂更低的量使用。与常规粘合剂相比，高性能粘合剂可减少10重量％、20重量％、30重量％、40重量％或甚至50重量％(以及所有中间的重量％)，并且所述高性能粘合剂仍提供相似的粘合性能。
[0058] 所述高性能热熔粘合剂特别适合作为用于包装制品的快速固化和非压敏粘合剂。所述热熔粘合剂可广泛用于转化、卷烟制造、装订、袋子收口和非织造市场。粘合剂特别用作纸板盒、纸盒和托盘形成粘合剂，以及用作密封粘合剂，包括例如在谷物、饼干和啤酒产品的包装中的热封应用。本发明包括容器，例如纸盒、盒子、箱子、袋子、绘画艺术、密封剂、托盘等，其中在将粘合剂运输到包装商之前由粘合剂制造商施加。
[0059] 通过分析以下实施例可以更好地理解本发明，这些实施例是非限制性的并且仅旨在帮助解释本发明。
[0060] 实施例
[0061] 表1列出了多种聚合物及其DSC熔融温度Tm和玻璃化转变(Tg)值。
[0062] 表1组分
[0063]
[0064] 表2列出了粘合剂的组分及其粘合性能。通过熔化聚合物，然后将蜡、增粘剂和抗氧化剂加入到熔融聚合物中直至它们形成均匀混合物来形成以下粘合剂。
[0065] 施加温度是将粘合剂施加到基材上的温度。
[0066] 使用布氏粘度计，使用27号转子测量粘度。
[0067] 热应力定义为加应力的粘合失效的温度，通过在两片2”×4”和2”×6”的瓦楞纸板之间形成粘合剂的复合结构来测量。制备至少三个测试样品用于测试。将测试样品在室温下调理24小时。然后将形成该复合材料的粘合剂珠粒在约100克的悬臂应力下在特定温度下放置24小时。记录粘合剂通过热应力测试的最高温度。
[0068] 在牛皮纸衬里基材(Kraft liner substrate)上测量低温粘合性。将粘合剂的1/8”宽的珠粒(未压缩)在350°F下施加到2”×3”的双槽瓦楞板上，并立即与第二片瓦楞纸板接触以形成粘合。将200克重物立即置于粘合顶部10秒钟以提供压缩。将制备的板在室温下调理24小时，然后在表中的所示温度下进一步调理24小时。用手分离粘合并记录所得的纤维撕裂(较高的值表明较好的粘合)。纤维撕裂计算为粘合剂表面上留下的纤维量，这表明基材内部而不是粘合剂和基材之间的界面处的失效。测试三个样品以获得平均纤维撕裂百分比。希望具有深纤维撕裂，因为它表现出在粘合线处粘合剂的良好浸湿；在粘合剂界面处的浅裂纹和冷裂纹是不太理想的。
[0069] 使用Kanebo Bond Tester，型号ASM-15N，以千克力(Kgf)为单位，在0.5秒和1.0秒下测量热粘性。
[0070] 粘合剂的开放时间定义为粘合剂在分配到基材上之后，在将第二基材放置到粘合剂上之前，保持开放并且仍然能够在两个基材之间形成粘合的最长时间。使用Kanebo Bond Tester，型号ASN-15测量开放时间。
[0071] 粘合剂的固化时间是粘合剂在两个基材之间形成粘合所需的最小压缩时间，当基材被拉开时，纤维撕裂超过75％。使用Kanebo Bond Tester，型号ASN-15测量固化时间。
[0072] 表2粘合剂
[0073]
[0074] 实施例1，用OBC聚合物制备，形成高粘度(350℃下)粘合剂，热应力值为145°F和150°F。
[0075] 对比例1的粘度显著低于实施例1。对比例1具有与实施例1相似但比实施例1更低的耐热性。但是当粘合剂用量减少50重量％，从0.15g/in至0.075g/in的直线或针迹粘合剂珠粒图案时，对比例1的热应力进一步降低，而本发明实施例保持热应力性能。相似地，本发明实施例1的低温粘合性能优于对比例1。当粘合剂用量减少50重量％时，本发明实施例1粘合剂保持与较高粘合剂用量相似的性能；然而，对比例1的性能劣化。因此，随着粘合剂的量减少，对比例1粘合剂的粘合性能显著劣化。
[0076] 对比例3和4的基于EVA的粘合剂具有比本发明实施例1显著更低的热应力。
[0077] 具有高粘度的其他粘合剂，对比样品2、3和4不会产生高热应力值。基于EVA的OBC和基于烯烃互聚物的粘合剂的混合物不能提供高的热性能。
[0078] 如实施例1中所述制备的高性能热熔粘合剂产生宽的使用温度，具有高的热应力和低温粘合性能以及短的固化时间。令人惊讶的是，当粘合剂用量减少50％时性能没有降低，而常规热熔组合物表现出显著的性能损失。
[0079] 使用上述粘合剂密封箱并测试拉力和纤维撕裂。
[0080] 拉力是破坏粘合、打开密封箱所需的力。
[0081] 纤维撕裂百分比是当通过粘合剂粘合的两个基材被拉开时，被基材纤维覆盖的压缩粘合剂粘合区域的百分比。高百分比的纤维撕裂值表明粘合剂与基材形成牢固的粘合，因此表明粘合剂的高性能。
[0082] 将粘合剂置于热熔施加设备(罐、软管、喷枪、喷嘴、压缩辊)中并施加到纸板箱的盖板上，同时通过传送带移动箱子。使用珠粒重量(0.54g/箱)、30％减少(0.38g/箱)和50％减少(0.27g/箱)测试实施例1和对比例1。对于三种粘合剂重量中的每一种，在施加粘合剂后测试箱子20秒。平均拉力和纤维撕裂如表3所示。
[0083] 另外，将箱子在0、72°F和140°F下调理24小时。然后测试箱子的平均拉力和纤维撕裂。结果如表3所示。
[0084] 表3性能
[0085]
[0086] 除了140°F之外，表3中的全珠粒的平均拉力对于实施例1和对比例1是相似的。需要高拉力和高纤维撕裂以确保包装保持闭合以保护包装内的内容物。
[0087] 在30重量％的珠粒减少下，实施例1具有优于对比例1的平均拉力和平均纤维撕裂，特别是对于温度谱的两端，0°F和140°F。
[0088] 同样，在50重量％的珠粒减少下，实施例1具有优于对比例1的平均拉力和平均纤维撕裂，特别是对于温度谱的两端，0°F和140°F。
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