專利名稱：用于包裝應(yīng)用的熱熔粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含飽和脂肪酸的低應(yīng)用溫度熱熔粘合劑。
背景技術(shù)：
熱熔粘合劑在熔融時(shí)被應(yīng)用于基材，然后與第二基材接觸放置。粘合劑冷卻并硬化而在基材之間形成粘接。熱熔粘合劑廣泛用在工業(yè)粘合劑應(yīng)用中，如產(chǎn)品裝配和包裝。后者包括箱和盒的密封。
用于包裝應(yīng)用如箱和盒密封的熱熔體典型地包括聚合物、稀釋劑(通常為增粘劑)和蠟。蠟具有幾種功能。因?yàn)槠浞肿恿康?，所以它降低粘度。低粘度有助于降低?yīng)用溫度，提供較清潔的加工過程以及也提供對(duì)基材的優(yōu)良潤(rùn)濕。另外，蠟迅速結(jié)晶，這有助于材料迅速硬化或凝固?？斓哪趟俣葘?duì)于高速生產(chǎn)是重要的。最后，由于其升高的熔點(diǎn)，蠟為最終粘接提供耐溫性。
常規(guī)包裝粘合劑使用石油來源的蠟，如石蠟和微晶蠟。石蠟的較低分子量使其成為低應(yīng)用溫度粘合劑的首選。
近來，由于石蠟的供應(yīng)有限，已經(jīng)將關(guān)注轉(zhuǎn)向天然蠟的應(yīng)用。在天然蠟中，最低成本材料基于高度氫化的甘油三酯(Borsinger等，US6,890,982)。高水平氫化(低碘值)對(duì)將熔點(diǎn)提高為更接近石蠟是必需的。不幸的是，使用這些材料，難于獲得具有足夠高熔點(diǎn)和適當(dāng)固化速度的粘合劑。另外，甘油三酯具有比石蠟高得多的分子量——對(duì)于純的甘油三硬脂酸酯為大約890Da，而典型的石蠟為430Da。當(dāng)使用高度氫化的甘油三酯時(shí)，結(jié)果是較高的粘度和較低的耐熱性。
迄今，已提出使用飽和脂肪酸，并且脂肪酸的衍生物(如酰胺)已經(jīng)被廣泛用作含高度極性聚合物的粘合劑組合物中的蠟組分，用于水敏性應(yīng)用(水分散性或生物可降解粘合劑)。這些極性聚合物是乙酸乙烯酯/聚環(huán)氧乙烷接枝共聚物(Ray-Chaudhuri等；US 3,891,584；Brady等；EP 0 512 250 B1)、聚(烷基唑啉)(poly(alkyloxazoline))(Flanagan，EP 0 212 135 B1；Sheldon等US 4,522,967)、淀粉酯(starchesters)(Riswick，EP 0 705 895 A1)、聚乙烯吡咯烷酮及其與乙酸乙烯酯的共聚物(Colon等，US 4,331,576和4,325,851)、磺化聚酯(Blumenthal等US 5,750,605)和生物可降解的聚醚酯(Sharak等5,583,187)。不飽和脂肪酸已經(jīng)被提出用作多種粘合劑配方中的油替代品(Doody等，WO 1999/013016)。然而，飽和脂肪酸還沒有作為基礎(chǔ)蠟(base wax)與常規(guī)乙烯或丙烯共聚物和增粘劑一起使用。
對(duì)石蠟的替代品以及對(duì)價(jià)格合理的天然蠟的需求持續(xù)存在，它們可以被用于低應(yīng)用溫度粘合劑，并且不損失耐熱性。本發(fā)明滿足了這種需求。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，脂肪酸特別是飽和脂肪酸可以被用作配制熱熔粘合劑以及特別是低應(yīng)用溫度熱熔粘合劑中的基礎(chǔ)蠟組分。當(dāng)與常規(guī)粘合聚合物和增粘劑適當(dāng)配制時(shí)，可以制備具有低粘度、長(zhǎng)晾置時(shí)間和高耐熱性的飽和脂肪酸如硬脂酸粘合劑。
已經(jīng)驚人地發(fā)現(xiàn)，硬脂酸和較高熔點(diǎn)飽和脂肪酸如山崳酸可以起著基于常規(guī)增粘劑和聚合物的包裝配方中的單獨(dú)蠟的作用。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及熱熔粘合劑，其包括約10至約60wt％，更優(yōu)選約20至約40wt％的基礎(chǔ)聚合物(base polymer)；約10至約60wt％，更優(yōu)選約20至約40wt％的增粘劑；和約15至約55wt％，更優(yōu)選約30至約50wt％的飽和脂肪酸。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及熱熔粘合劑，其包括約10至約60wt％的基礎(chǔ)聚合物；約10至約60wt％的增粘劑；約15至約55wt％飽和脂肪酸；和0至約10wt％的晶體習(xí)性改變劑，所述粘合劑的粘度在350為2000cps以下，Tm(熔融溫度)為55℃以上，以及Tc(結(jié)晶溫度)為35℃以上55℃以下。
本發(fā)明的又一實(shí)施方式涉及熱熔粘合劑，其包括約10至約60wt％的基礎(chǔ)聚合物；約10至約60wt％增粘劑；約15至約55wt％飽和脂肪酸；和0至約10wt％的晶體習(xí)性改變劑，所述粘合劑的粘度在250為2000cps以下，Tm為60℃以上，以及Tc為40℃以上55℃以下。
本發(fā)明粘合劑的一些實(shí)施方式也包括可達(dá)約10wt％的晶體習(xí)性改變劑。優(yōu)選的晶體習(xí)性改變劑是脂肪酸涂敷的超細(xì)沉淀碳酸鈣。用于本發(fā)明實(shí)踐中的基礎(chǔ)聚合物是乙烯和丙烯共聚物，乙烯共聚物如乙烯乙酸乙烯酯是特別優(yōu)選的。增粘劑包括但不限于改性萜烯樹脂。萜酚增粘劑是特別優(yōu)選的。硬脂酸是可以被用在本發(fā)明實(shí)踐中的飽和脂肪酸的例子。
本發(fā)明的粘合劑作為包裝粘合劑特別有用，并且本發(fā)明提供利用本發(fā)明的粘合劑而制備的箱、盒和盤及類似物。


圖1是粘合劑樣品2的DSC掃描。
圖2是粘合劑樣品3的DSC掃描。
圖3是來自批量冷卻樣品(實(shí)線)和來自波形粘接(corrugated bond)的樣品2的DSC掃描疊加圖。
圖4a是含3％合成石蠟的粘合劑樣品6的DSC掃描。
圖4b是含6％合成石蠟的粘合劑樣品7的DSC掃描。
圖4c是含12％合成石蠟的粘合劑樣品8的DSC掃描。
具有實(shí)施方式 在本文中引用的所有參考文獻(xiàn)被全部引入作為參考。
包裝熱熔體依賴蠟組分，以降低粘度和產(chǎn)生快速的凝固(通過蠟的固化(重結(jié)晶))。蠟也提供耐熱性(參見C.W.Paul，Hot MeltAdhesives，inAdhesion Science and Engineering-2，Surfaces，Chemistryand Applications，M.Chaudhury和S.V.Pocius編輯，Elsevier，New York，2002，第712頁(yè))，然而，為有效改進(jìn)耐熱性，蠟與聚合物的相互作用是關(guān)鍵的(參見同一參考文獻(xiàn)的第745頁(yè))。蠟必須不僅僅充當(dāng)填料的作用。然而，蠟熔點(diǎn)設(shè)定了可以從粘合劑獲得的潛在耐熱性的上限。采用極性蠟，不像石蠟，蠟的熔點(diǎn)高度依賴配制。嚴(yán)重的熔點(diǎn)下降可能是由于蠟與其他成分的強(qiáng)相互作用或迅速冷卻(在箱和盒密封操作中，這是正常情況)而產(chǎn)生的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，較高熔點(diǎn)飽和脂肪酸可以起著基于常規(guī)增粘劑和聚合物的包裝配方中的單獨(dú)蠟的作用。本發(fā)明的粘合劑包括粘性的基礎(chǔ)聚合物組分、增粘劑組分和蠟組分。盡管其他常規(guī)蠟(參見前面引用的Paul的參考文獻(xiàn)的第725頁(yè))或類似蠟的物質(zhì)可以被加入粘合劑中，然而飽和脂肪酸在配方中是首要和主要的蠟。最優(yōu)選的飽和脂肪酸是單獨(dú)蠟組分，不包括晶體習(xí)性改變劑，如果其存在的話。優(yōu)選使用的是硬脂酸。
本發(fā)明的粘合劑包含飽和脂肪酸組分。在鏈中具有最小程度的烯烴雙鍵的飽和脂肪酸是生產(chǎn)高且窄的熔點(diǎn)必需的。不飽和程度通常以碘值表征。合適的值為25以下，優(yōu)選為10以下，而最優(yōu)選為5以下。脂肪酸是由甘油三酯的水解得到的，然后通常進(jìn)行氫化，以實(shí)現(xiàn)低碘值。
飽和脂肪酸鏈長(zhǎng)度在C4至C22范圍。最常見的是C18和C16酸。C18酸是優(yōu)選的，因?yàn)檫@些酸具有較高的熔點(diǎn)。60℃以上的熔點(diǎn)在使用中是足夠的耐熱性所期望的。純C16脂肪酸(棕櫚酸)在62.9℃熔化，而純C18硬脂酸在69.6℃熔化。12-羥基硬脂酸(氫化蓖麻油酸)在約80℃熔化，但是其比硬脂酸貴得多，并且更易于嚴(yán)重延緩結(jié)晶速率(低重結(jié)晶溫度Tc)。
熔點(diǎn)也取決于脂肪酸的純度。熔點(diǎn)隨具體酸的純度增加，這將產(chǎn)生更完美的晶體。通過配制在粘合劑組合物中，熔點(diǎn)也傾向于被基本上降低。硬脂酸是最優(yōu)選的，原因在于稍微不純的物質(zhì)(其成本較低)可以以這樣的方式應(yīng)用——甚至在配制之后，可獲得60℃以上的熔點(diǎn)。硬脂酸具有比石蠟高的熔點(diǎn)(約70℃對(duì)約64℃)和低的分子量(280Da對(duì)約430Da)。
飽和脂肪酸組分典型以約10至約60wt％的量存在，更優(yōu)選以約15至約55wt％的量存在，甚至更優(yōu)選以約30至約50wt％的量存在。
配制本發(fā)明熱熔粘合劑中所使用的聚合物是乙烯和丙烯均聚物和共聚物及其混合物。優(yōu)選使用的是乙烯共聚物。例子是乙烯與乙酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丁烯、辛烯、丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物。同樣有用的是非晶態(tài)聚α-烯烴如無規(guī)立構(gòu)丙烯和丙烯與乙烯、丁烯、己烯和辛烯的共聚物。優(yōu)選的是乙烯與極性共聚單體如按重量計(jì)5-40％的乙酸乙烯酯的共聚物。最優(yōu)選的是約28％的乙酸乙烯酯。
本發(fā)明的粘合劑組合物優(yōu)選是增粘的。增粘劑組分通常將以約10wt％至約60wt％的量存在，更優(yōu)選以約20wt％至約50wt％的量存在，甚至更優(yōu)選將以約20wt％至約40wt％的量存在?？梢员挥迷诒景l(fā)明的實(shí)踐中的各種常規(guī)增粘劑描述在C.W.Paul，Hot MeltAdhesives，inAdhesion Science and Engineering-2，Surfaces，Chemistryand Applications，M.Chaudhury和S.V.Pocius編輯，Elsevier，New York，2002，第711頁(yè)中。這些包括天然和合成樹脂。天然樹脂包括松香、松香酯和多萜。合成樹脂包括C5環(huán)狀樹脂和無環(huán)樹脂、芳族樹脂、C9樹脂、純單體樹脂如基于α-甲基苯乙烯的樹脂以及上述單體彼此之間和/或與酚的共聚物樹脂。最優(yōu)選的是萜酚樹脂，如供應(yīng)自ArizonaChemical的那些萜酚樹脂。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)蠟相比，脂肪酸的極性和不對(duì)稱性產(chǎn)生了許多優(yōu)勢(shì)(長(zhǎng)晾置時(shí)間、堅(jiān)固粘合和可調(diào)制的熔融與重結(jié)晶性質(zhì))。然而，它們獨(dú)特的結(jié)構(gòu)也使得這些物質(zhì)更難于以不依賴于冷卻速度的方式結(jié)晶?？焖倮鋮s的樣品可以被嵌入低熔融結(jié)構(gòu)中。這些低熔融結(jié)構(gòu)使許多脂肪酸的固有高熔點(diǎn)無效?，F(xiàn)也發(fā)現(xiàn)，一些在本文中被稱為晶體習(xí)性改變劑的物質(zhì)當(dāng)少量加入時(shí)可以將該問題最小化或消除該問題。盡管未理解這種機(jī)理，然而其效果是改變了蠟的晶體結(jié)構(gòu)，使得其甚至在迅速冷卻時(shí)仍保持高且窄的熔點(diǎn)。執(zhí)行此種功能的添加劑包括某些填料，如脂肪酸涂敷的超細(xì)沉淀碳酸鈣(來自Solvay的WinnofilSPM)；其中一個(gè)嵌段是聚乙烯的二嵌段共聚物，如AB-1，其中第二嵌段是非晶態(tài)聚烯烴。AB-1在D.Schwahn等，Macromolecules，vol.35，2002，p.861描述的物質(zhì)種類中。這些物質(zhì)產(chǎn)生“多毛小盤狀(hairyplatelet)”烯晶體(ethylenic crystal)。據(jù)發(fā)現(xiàn)，第二嵌段也可以是聚環(huán)氧乙烷，如供應(yīng)自Baker-Petrolite的Unithox 380。令人驚奇地，聚丙烯的成核劑——來自Milliken Chemicals的Hyperform HPN-68L，其基于二環(huán)[2.2.1]庚烷-2，3-二羧酸二鈉鹽，(1R，2R，3S，4S)-REL-——也是有效的。典型的烴蠟或硬脂酸鹽盡管迅速結(jié)晶，但對(duì)于使硬脂酸晶體成核或確保它們具有高度完整性(熔點(diǎn))是無效的。優(yōu)選的晶體習(xí)性改變劑是用脂肪酸涂敷的超細(xì)(主要顆粒＜0.1微米)沉淀碳酸鈣。優(yōu)選此種物質(zhì)的原因在于其與任何其他材料一樣有效而成本最低。當(dāng)使用時(shí)，所述晶體習(xí)性改變劑優(yōu)選以可達(dá)約10wt％的量存在。
本發(fā)明的粘合劑也優(yōu)選含有穩(wěn)定劑或抗氧化劑。這些化合物被加入，以保護(hù)所述粘合劑免受與氧反應(yīng)而導(dǎo)致的降解，所述與氧的反應(yīng)是通過諸如熱、光或來自原材料如增粘樹脂的殘留催化劑而誘導(dǎo)的。可以使用的常規(guī)抗氧化劑包括受阻酚、亞磷酸鹽、芳香胺、硫代酸酯、硫化物以及類似物。本發(fā)明粘合劑典型地將包括0至約3wt％的抗氧化劑。
取決于粘合劑預(yù)期的最終用途，可以包括常規(guī)加入熱熔粘合劑中的其他添加劑，如增塑劑、顏料和染料。
粘合劑將典型地以及期望地被配制用于在低溫下應(yīng)用，即，可以在約300和低至約200，更典型地低至約250的溫度下應(yīng)用的組合物。
本發(fā)明的粘合劑粘度低且熔點(diǎn)高，具有長(zhǎng)晾置時(shí)間，如通過低重結(jié)晶溫度所表征。適當(dāng)?shù)哪趟俣韧ㄟ^維持40℃以上的重結(jié)晶溫度得以保證。
優(yōu)選的粘合劑將具有在350(177℃)下為1500cP以下的粘度。因?yàn)樵谳^高的溫度下穩(wěn)定性被損害，所以優(yōu)選地，粘度在300(149℃)，更優(yōu)選在250(121℃)下為1500cP以下。
需要具有優(yōu)良耐熱性的粘合劑，以密封要通過卡車或軌道運(yùn)輸?shù)娜萜?箱、盒及類似物)。被運(yùn)送和/或貯存在卡車或機(jī)動(dòng)有軌車內(nèi)的密封容器在夏季暴露于非常高的溫度(可達(dá)145或更高)。因此，在實(shí)際條件下冷卻之后的高熔點(diǎn)是期望的。在DSC中采用20℃/min的冷卻速率以及同樣的加熱速率(如下所述)，期望熔點(diǎn)(最大吸熱溫度)為約55℃以上，更優(yōu)選為約60℃以上。
緩慢重結(jié)晶速率甚至在低應(yīng)用溫度下提供了長(zhǎng)晾置時(shí)間。然而，重結(jié)晶溫度(在20℃/min下冷卻之后的最大放熱溫度)必須充分高于室溫(約20℃)，更優(yōu)選高于35℃，以及最優(yōu)選高于40℃但在55℃以下。
本發(fā)明的熱熔粘合劑在包裝和加工(converting)工業(yè)特別有用，所述粘合劑作為箱、盒和盤組成以及作為密封粘合劑具有特別的用途。容器如筐、箱、盒、袋、盤以及類似物被本發(fā)明包括。
實(shí)施例測(cè)試方法 用來自Brookfield的杯錘式(cup and bob)Thermosel粘度計(jì)測(cè)量粘度。使用27號(hào)轉(zhuǎn)子。
用來自TA instruments公司的2920MDSC裝置，在8-12mg樣品上進(jìn)行示差掃描量熱法(DSC)。使樣品在鋁盤上形成波形。在所有情況下，樣品在20℃/min下被加熱和冷卻。將樣品加熱至120℃，在20℃/min下冷卻至-10℃——在其期間，記錄重結(jié)晶峰，然后在20℃/min加熱返回120℃——在此期間記錄熔點(diǎn)。
通過用薄的粘合劑密封條粘結(jié)雙面凹槽的瓦楞紙板，使粘接樣品在期望條件下平衡至少24小時(shí)，并用手拉動(dòng)粘接，評(píng)價(jià)粘合。纖維撕裂(fiber tear)的存在或缺乏被表示為粘接面積的百分比。
通過制備雙面凹槽波形的重疊粘接件而測(cè)量耐熱性。粘接件的底部被固定至一支架上。頂部懸掛在懸臂構(gòu)造中的支架上，粘接線位于邊緣處。在懸掛頂部的遠(yuǎn)端處放置100g的重量，其在粘接上提供劈裂應(yīng)力(cleavage stress)。將粘接樣品放置在固定溫度下的烘箱中。如果粘接保持24小時(shí)，則其被認(rèn)為通過測(cè)試。報(bào)告的結(jié)果是三個(gè)樣品的平均值。
材料 用下列原材料制備粘合劑樣品松香，得自PDM Inc.，具有75℃的軟化點(diǎn)和160mgKOH/g的酸值。
Sylvares TP96，萜酚樹脂，具有95℃的軟化點(diǎn)和大約65mg KOH/g的羥基值，供應(yīng)自Arizona Chemical。
Sylvares TP2040，萜酚樹脂，具有118℃的軟化點(diǎn)和大約140的羥基值，供應(yīng)自Arizona Chemical。
Ultrathene UE 665-67，乙烯乙酸乙烯酯共聚物，含有按重量計(jì)28％乙酸乙烯酯，并且具有800的熔體指數(shù)，供應(yīng)自Equistar Chemicals LP。
Prifrac 2981，98％純硬脂酸，供應(yīng)自Uniqema。
Prifrac 2979，92％純硬脂酸，供應(yīng)自Uniqema。
AB-1，二嵌段共聚物，其中一個(gè)嵌段為聚乙烯而另一嵌段為非晶聚烯烴嵌段。
SasolWax H4，通過費(fèi)-托法生產(chǎn)的合成石蠟，供應(yīng)自SasolwaxAmericas。該物質(zhì)表現(xiàn)出兩個(gè)熔點(diǎn)，93℃和105℃，并且具有96℃的Tc。
NAT155，高度氫化豆油，具有≤2的碘值，供應(yīng)自Marcus Oil andChemical Co。
Cool 250，基于常規(guī)蠟的低應(yīng)用溫度包裝粘合劑，供應(yīng)自NationalStarch and Chemical Co。
實(shí)施例1 在加熱至300的單槳式攪拌機(jī)中，通過將示于表1中的組分混合在一起，直到均勻，制備粘合劑樣品1-10和比較樣品A。
實(shí)施例2增粘劑選擇的影響 通常地，較高軟化點(diǎn)增粘劑提供較高的耐熱性，但是經(jīng)常對(duì)粘合不利。如在樣品1和2中所見，發(fā)現(xiàn)，用硬脂酸作為蠟，較高軟化點(diǎn)萜酚(95℃，SylvaresTP 96)可以代替較低軟化點(diǎn)樹脂(75℃，松香)，其既改進(jìn)了耐熱性，也改進(jìn)了粘合。使用較高軟化點(diǎn)增粘劑也將配方中蠟的熔點(diǎn)從58℃提高至63℃。
實(shí)施例3晶體習(xí)性改變劑的影響 出乎意料地發(fā)現(xiàn)，一些物質(zhì)改變了蠟的晶體結(jié)構(gòu)，使得其甚至在迅速冷卻時(shí)可保持高且窄的熔點(diǎn)。一種此類物質(zhì)是二嵌段共聚物，其中一個(gè)末端為聚乙烯。
晶體習(xí)性改變劑AB-1被用于樣品3的配方中。沒有AB-1(參見樣品2和圖1)時(shí)，快速冷卻(20℃/min)產(chǎn)生了較低的熔融峰側(cè)(shoulder)。樣品2粘合劑的圖1DSC掃描顯示了加熱、冷卻和再加熱循環(huán)。如此制備的樣品冷卻非常緩慢，原因在于其為100g的粘合劑容納者。因此，初始熔點(diǎn)很高(約66℃)。在以20℃/min冷卻之后，在42℃可見重結(jié)晶峰。在以20℃/min再加熱之后，觀察到物質(zhì)具有兩個(gè)熔化峰，一個(gè)在55℃處，而另一個(gè)在約63℃處。根據(jù)表2所列的數(shù)據(jù)可見，AB-1晶體習(xí)性改變劑的加入(樣品3和圖2)既增加了耐熱性，又提高了粘合。樣品3粘合劑的圖2DSC掃描顯示單個(gè)高熔點(diǎn)(66℃)，無論是大量地緩慢冷卻還是以20℃/min冷卻。重結(jié)晶溫度稍微增加(從42℃至45℃)。
從波形粘接(corrugated bond)切下一片樣品2粘合劑。粘接樣品上的DSC掃描結(jié)果示于圖3中，并且與快速冷卻的物質(zhì)類似，這表明粘接是一個(gè)快速冷卻的過程。因此較低熔點(diǎn)在粘接結(jié)構(gòu)中是一個(gè)真正的問題。
實(shí)施例4均勻鏈長(zhǎng)度的重要性 采用較高純度硬脂酸得到較高耐熱性(比較樣品3(98％純度)和樣品4(92％純度))。盡管仍然使用較低純度硬脂酸(樣品5)，然而增加所使用的增粘劑部分的軟化點(diǎn)和酚含量能夠補(bǔ)償并重新獲得耐熱性。較低純度降低了硬脂酸的成本。
實(shí)施例5晶體習(xí)性改變劑 因?yàn)楫?dāng)被運(yùn)輸經(jīng)過美國(guó)較溫暖區(qū)域時(shí)，在運(yùn)輸箱和盒的過程中溫度可以達(dá)到稍高于60℃達(dá)數(shù)小時(shí)(參見International Safe TransitAssociation Temperature Study，July 2002，在www.ista.org上獲取)，所以對(duì)許多物質(zhì)的潛能進(jìn)行了研究，以避免在快速冷卻時(shí)熔點(diǎn)非常低的物質(zhì)。
向樣品10的母料中加入1-5％的多種物質(zhì)。如果在5％有效，也可在1％嘗試一些物質(zhì)。有效性的標(biāo)準(zhǔn)是不存在65℃以下的第二最大溫度(如在圖1中無合適的改變劑情況下所見)。最優(yōu)選的是沒有65℃以下的第二最大溫度以及沒有顯著的低熔點(diǎn)峰尾。明顯的峰尾是當(dāng)比較快速冷卻(20℃/min)樣品與那些緩慢冷卻(1℃/min)樣品時(shí)，其面積為總面積15％以上的峰尾。低熔點(diǎn)峰尾是峰下面熔化曲線的面積，其在緩慢冷卻樣品的峰的面積之外。
令人驚訝地，很多物質(zhì)是有效的，其范圍從無機(jī)顆粒(樣品11，涂敷有作為分散助劑的脂肪酸)、其中一個(gè)端部為聚乙烯而另一個(gè)為非晶態(tài)聚烯烴的嵌段共聚物(樣品3和5)或可結(jié)晶環(huán)氧乙烷鏈(樣品13)到目的為使聚丙烯成核的有機(jī)鹽類(樣品12)。令人驚訝地，加入較高熔點(diǎn)硬脂酸鹽(如硬脂酸鈣和硬脂酸鋅的低共熔混合物——Synpro 1580，參見樣品9)或常規(guī)合成石蠟產(chǎn)生了顯著的低熔點(diǎn)相(參見樣品6-8和圖4a-c)以及在耐熱性上的相應(yīng)下降(參見表2)。粘合也被降低，特別是當(dāng)硬脂酸與合成石蠟結(jié)合時(shí)(樣品6-8)。
實(shí)施例6與甘油三酯基蠟的比較 樣品5和比較實(shí)例A比較了同樣的配方，只是蠟的選擇不同。硬脂酸基配方(樣品5)不僅在粘度上低得多，而且表現(xiàn)出高得多的熔點(diǎn)(65℃對(duì)48℃)，以及位于最佳范圍內(nèi)的重結(jié)晶溫度(40-55℃)。盡管高度氫化的甘油三酯的熔點(diǎn)接近純態(tài)的硬脂酸(例如，如收到時(shí)的NAT155和Prifrac 2979熔點(diǎn)分別為67.7℃和71.4℃)，但在配制和/或快速冷卻(20℃/min)之后，甘油三酯形成低熔點(diǎn)晶體。甘油三酯-蠟在較低溫度下熔化并且在太低的溫度下重結(jié)晶，這使得凝固速度非常低，特別是在溫暖環(huán)境中，例如很多生產(chǎn)工廠在夏季月份可能存在的環(huán)境。
實(shí)施例7與目前基于石油蠟的低溫粘合劑的比較 Cool 250是高性能、低應(yīng)用溫度粘合劑。該粘合劑意圖在250下應(yīng)用。在自動(dòng)化粘合裝配機(jī)和測(cè)試機(jī)上比較Cool 250與樣品3。兩種粘合劑均在250下以密封條形式被應(yīng)用至單凹槽瓦楞紙板。利用相同的粘合劑附加物，比較粘合劑的晾置時(shí)間。晾置時(shí)間是將粘合劑應(yīng)用至一個(gè)表面之后、將其粘接至第二基材之前所經(jīng)過的時(shí)間。超過粘合劑的“晾置時(shí)間”，形成劣質(zhì)粘合(一旦粘合劑完全凝固，則不存在波形的纖維撕裂)。處于太長(zhǎng)的晾置時(shí)間，粘合劑將在粘接之前已經(jīng)開始結(jié)晶，并且導(dǎo)致劣質(zhì)粘合。不足的粘合劑晾置時(shí)間是較低應(yīng)用溫度粘合劑存在的重復(fù)問題(recurrent issue)，因?yàn)樗鼈償y帶較少的熱至基材并因此開始更快地重結(jié)晶。商業(yè)粘合劑Cool 250在這些環(huán)境下表現(xiàn)出4-5秒的晾置時(shí)間。樣品3的硬脂酸基配方表現(xiàn)出20-25秒的晾置時(shí)間。盡管應(yīng)用溫度低，該長(zhǎng)晾置時(shí)間提供了有力的應(yīng)用過程，并且被認(rèn)為原因在于相比Cool 250中的石油來源蠟(57℃)，樣品3中的硬脂酸(45℃)的較低重結(jié)晶溫度。
表1


表2


權(quán)利要求
1.熱熔粘合劑，包括約10至約60wt％的乙烯或丙烯均聚物或共聚物、約10至約60wt％的增粘劑、約15至約55wt％的飽和脂肪酸和0至約10wt％的晶體習(xí)性改變劑。
2.權(quán)利要求1所述的粘合劑，包括約20至約40wt％的乙烯或丙烯均聚物或共聚物、約20至約40wt％的增粘劑、約30至約55wt％的飽和脂肪酸和晶體習(xí)性改變劑，所述改變劑以可達(dá)約10wt％的量存在。
3.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其具有350時(shí)2000cps以下的粘度、55℃以上的Tm和35℃以上但55℃以下的Tc。
4.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其具有250時(shí)2000cps以下的粘度、60℃以上的Tm和40℃以上但55℃以下的Tc。
5.權(quán)利要求2所述的粘合劑，其具有250時(shí)2000cps以下的粘度、60℃以上的Tm和40℃以上但55℃以下的Tc。
6.權(quán)利要求1所述的粘合劑，包括約20至約40wt％的乙烯共聚物、約20至40wt％的萜酚增粘劑和30至約50wt％的硬脂酸，所述粘合劑具有250時(shí)2000cps以下的粘度、60℃以上的Tm和40℃以上但55℃以下的Tc。
7.權(quán)利要求2所述的粘合劑，包括約20至約40wt％的乙烯共聚物、約20至40wt％的萜酚增粘劑、30至約50wt％的硬脂酸和可達(dá)10wt％的晶體習(xí)性改變劑，其中所述晶體習(xí)性改變劑是超細(xì)沉淀碳酸鈣、其中至少一個(gè)嵌段是聚乙烯的嵌段或接枝共聚物、或者聚丙烯的成核劑；所述粘合劑具有250時(shí)2000cps以下的粘度、60℃以上的Tm和40℃以上但55℃以下的Tc。
8.權(quán)利要求1所述的粘合劑，包括約20至約40wt％的乙烯共聚物、約20至40wt％的增粘劑和約30至約50wt％的硬脂酸。
9.權(quán)利要求8所述的粘合劑，其具有250時(shí)2000cps以下的粘度、60℃以上的Tm和40℃以上但55℃以下的Tc。
10.權(quán)利要求5所述的粘合劑，包括約20至約40wt％的乙烯共聚物、約20至40wt％的增粘劑和約30至約50wt％的硬脂酸。
11.權(quán)利要求7所述的粘合劑，其中所述晶體習(xí)性改變劑是用脂肪酸涂敷的超細(xì)沉淀碳酸鈣、其中至少一個(gè)嵌段是聚乙烯而另一個(gè)是聚環(huán)氧乙烷或非晶態(tài)聚烯烴的二嵌段共聚物、或者基于二環(huán)[2.2.1]庚烷-2，3-二羧酸二鈉鹽，(1R，2R，3S，4S)-REL-的成核劑；其中所述粘合劑具有250時(shí)2000cps以下的粘度、60℃以上的Tm和40℃以上但55℃以下的Tc。
全文摘要
描述了熱熔粘合劑，其粘度低，熔點(diǎn)高，具有長(zhǎng)晾置時(shí)間，其包含基礎(chǔ)聚合物、增粘劑、作為主要或單獨(dú)蠟組分的飽和脂肪酸。
文檔編號(hào)C09J11/06GK101058702SQ20071010440
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者C·W·鮑爾, J·T·卡特, B·D·莫里森 申請(qǐng)人:國(guó)家淀粉及化學(xué)投資控股公司