非膨胀热熔胶黏剂的制作方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月27日提交的美国临时专利申请第62/663,288号的权益,其全部内容通过引用并入本文。
本公开总体上涉及热熔压敏胶黏剂,特别是表现出改善的可塑性和/或减少的基材膨胀的热熔压敏胶黏剂。
背景技术:
当在室温下施加时,热熔压敏胶黏剂可以为各种类型的基材提供黏附性或黏性。当受压时,这种黏附性可以提供对基材的瞬时黏附。
压敏胶黏剂易于以固体形式处理,无需大量辅助处理即可快速形成胶黏剂黏接,并且通常具有长贮存期。通常还已知压敏胶黏剂可提供方便和经济的标记商品的方式,例如用于消费品和工业产品的玻璃、金属和塑料容器。压敏胶黏剂广泛用于制造自黏标签,该标签被黏贴到物品上以呈现信息(例如条形码、描述、价格)或装饰性特征。
许多常规热熔压敏胶黏剂通常与油基增塑剂一起配制,以赋予胶黏剂更大的柔软性和柔韧性。示例性的油基增塑剂包括天然或合成的石油基增塑剂。然而,增塑剂与通常与压敏胶黏剂一起使用的某些类型的材料可能具有不希望的相互作用。例如,当用包括这种油基增塑剂的胶黏剂组合物涂覆时,用于构造标签的某些塑料面材易于膨胀。这种膨胀会降低标签的外观和性能。
鉴于以上讨论的常规热熔压敏胶黏剂的局限性,需要胶黏剂制剂具有减少标签面材膨胀的同时提供足够的胶黏剂可塑性的改善的能力。
发明概述
本文描述了具有减少标签面材膨胀的同时提供足够的胶黏剂可塑性的改善的能力的热熔胶黏剂,例如热熔压敏胶黏剂。在一些实施方案中,胶黏剂在施加到聚乙烯面材和剥离衬层(releaseliner)上一(1)周后表现出的膨胀系数小于1%。在一实施方案中,热熔胶黏剂含有小于1wt%的增塑剂油。如本文所用,“增塑剂油”和“油基增塑剂”是指传统增塑剂油,包括但不限于从原油精炼的增塑剂。由原油精炼的示例性增塑剂包括但不限于环烷烃和链烷烃基油、偏苯三酸酯和己二酸聚酯以及邻苯二甲酸酯。
在一些实施方案中,胶黏剂含有一种或多种苯乙烯嵌段共聚物。示例性的苯乙烯嵌段共聚物包括但不限于苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物或其组合。在一些实施方案中,一种或多种苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物或其组合。在一些实施方案中,苯乙烯嵌段共聚物的聚苯乙烯含量为约10%至约25%。在一些实施方案中,苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段含量为约5%至约90%。在一些实施方案中,每种苯乙烯嵌段共聚物的熔体指数为每10分钟约10g至每10分钟约35g。在一些实施方案中,胶黏剂中苯乙烯嵌段共聚物的浓度为约20wt%至约45wt%。
胶黏剂还可以含有增黏剂。示例性增黏剂包括一种或多种芳族烃树脂、萜烯酚醛树脂或其组合。在一些实施方案中,增黏剂的软化点为约80℃至约120℃。在一些实施方案中,增黏剂的玻璃化转变温度为约30℃至约70℃。在一些实施方案中,增黏剂的重均分子量为约250g/mol至约2000g/mol。在一些实施方案中,胶黏剂中增黏剂的浓度为约15wt%至约55wt%。
胶黏剂还可以包含聚异丁烯。在一些实施方案中,聚异丁烯的数均分子量为约700g/mol至约2500g/mol。在一些实施方案中,胶黏剂中聚异丁烯的浓度为约15wt%至约35wt%。在一些实施方案中,聚异丁烯与苯乙烯嵌段共聚物的重量比为约3.8至约8.3。在一些实施方案中,聚异丁烯与胶黏剂的重量比为约1.3至约3.1。
在一些实施方案中,如上所述,胶黏剂基本上由上或由述量的上述一种或多种苯乙烯嵌段共聚物、一种或多种增黏剂、一种或多种聚异丁烯和任选的一种或多种增塑剂油组成。
还公开了制备本文所述热熔胶黏剂的方法。在一些实施方案中,该方法包括将一种或多种苯乙烯嵌段共聚物、增黏剂和聚异丁烯组合,以产生增塑剂油小于1wt%的热熔胶黏剂。
还公开了含有本文所述胶黏剂的标签。在一些实施方案中,标签在施加到面材和任选的剥离衬层上1周后测得的膨胀系数小于约1%。在一些实施方案中,标签含有能够接收印刷标记的面材层。在一些实施方案中,面材是或含有聚乙烯。在一些实施方案中,面材层的厚度为约0.5密耳(mil)至约5密耳。标签还含有包含本文所述热熔胶黏剂的胶黏剂层。在一些实施方案中,标签还含有剥离衬层。
还公开了将本文所述标签施加到表面上的方法,所述表面例如是基材或制品的表面。在一些实施方案中,该方法包括提供具有外表面的表面。该方法包括将标签黏附到表面的外表面,从而将标签施加到表面。还公开了这种带有标签的表面。
发明详述
i.定义
如本文所用,术语“膨胀系数(swellingfactor)”是指在涂覆胶黏剂后面材纵向长度的百分比增加。
ii.热熔胶黏剂
本文描述了当涂覆于面材上时可提供有利的面材膨胀降低的热熔压敏胶黏剂。例如,在标签装配时,有益的是,面材一旦涂覆有胶黏剂,其尺寸不会发生显著变化,例如膨胀。膨胀可能由面材长度的变化导致,并可能导致所得标签显示出较不光滑的外观。面材的变化也会降低标签层压板层的完整性。当释放层压板上的张力时,面材膨胀还可能导致标签切缝辊的边缘粘滞或使加工机上的标签层压板起波纹。
常规标签可能会遭遇与面材膨胀相关的问题。在胶黏剂中使用增塑剂可以为胶黏剂提供所需的弹性和黏性。常规热熔压敏胶黏剂通常包括一种或多种用作胶黏剂增塑剂的油,例如矿物油。然而,这些油增塑剂还可以促进已施加了它们的面材的上述不期望的膨胀。在不受理论的束缚的情况下,怀疑油可以渗透薄而柔韧的面材膜,例如聚乙烯塑料膜,从而导致通常在施加后1-7天内观察到的膨胀效果。这种膨胀可在面材中产生波纹状和不规则外观,并且还可导致例如与附接的衬层分层。因此,非常需要减少膨胀以提高所得标签的质量。
热熔胶黏剂含有一种或多种苯乙烯嵌段共聚物、增黏剂和聚异丁烯。在一些实施方案中,热熔胶黏剂有利地含有少量,例如基本上不含传统增塑剂油。例如,热熔胶黏剂制剂中增塑剂油的浓度可以小于约5wt%,例如小于约4wt%,小于约3wt%,小于约2wt%,小于约1wt%,小于约0.8wt%,小于约0.6wt%,小于约0.5wt%,小于约0.4wt%,小于约0.3wt%,小于约0.2wt%,或小于约0.1wt%。在一些实施方案中,胶黏剂中增塑剂油的浓度为0wt%至约5wt%,例如0wt%至约3wt%,约0.5wt%至约3.5wt%,约1wt%至约4wt%,约1.5wt%至约4.5wt%,或约2wt%至约5wt%。令人惊讶的是,因为压敏胶黏剂使油增塑剂减到最少或消除了油增塑剂,所以避免了与通常与压敏胶黏剂一起使用的某些类型的材料的许多不希望的相互作用,例如不希望的膨胀。
热熔胶黏剂可用于产生膨胀系数减小的标签。在一些实施方案中,可以通过将面材材料的初始长度与在涂覆胶黏剂后一周记录的面材的最终长度进行比较来测量面材的膨胀系数。贮存一周后,可以将面材膜从附着的衬层上剥离下来,然后确定最终的面材长度。当以这种方式测量时,热熔胶黏剂的膨胀系数可以例如小于约5%,例如小于约4%,小于约3%,小于约2%,小于约1%,小于约0.8%,小于约0.6%,小于约0.5%,小于约0.4%,小于约0.3%,小于约0.2%,或小于约0.1%。
已经发现,使用聚丁烯,例如聚异丁烯代替油作为胶黏剂增塑剂,提供了表现出减少的面材膨胀的标签。特别是,已经发现与使用常规增塑剂油的胶黏剂制剂相比,使用低分子量聚异丁烯作为增塑剂的胶黏剂制剂表现出较低的膨胀。重要的是,这些聚异丁烯增塑剂仍然能够有利地降低胶黏剂的模量,同时在用于标签构造时降低面材膨胀的幅度。
此外,已经发现聚异丁烯增塑剂与胶黏剂的其他组分高度相容。在不受特定理论的束缚的情况下,据信聚异丁烯的非极性性质导致与适合用于所公开的胶黏剂的类似材料的良好混溶性。可以使用hildebrand溶解度参数(hildebrandsolubilityparameter)表征混溶性。具有相似参数值的化合物趋于彼此相容,例如混溶。聚异丁烯的hildebrand参数为15.8mpa1/2,类似于例如聚丙烯(16.2mpa1/2)、聚异戊二烯(16.5mpa1/2)、聚乙烯(16.7mpa1/2)、聚丁二烯(17.0mpa1/2)、聚丙烯酸甲酯(10.0mpa1/2)和聚对苯二甲酸乙二酯(21.9mpa1/2)的hildebrand参数。可以使用的另一种度量是hansen溶解度参数,相容性更高的材料的参数值彼此之间的差异很小。聚异丁烯的hansen参数为7.8(cal/cm3)1/2,类似于例如聚乙烯(8.0(cal/cm3)1/2)、聚异戊二烯(8.2(cal/cm3)1/2)、聚丙烯(9.3(cal/cm3)1/2)、聚丙烯酸甲酯(10.0(cal/cm3)1/2)和聚对苯二甲酸乙二酯(10.7(cal/cm3)1/2)的hansen参数。
在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有亲水聚合物。在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有选自以下的亲水组合物:聚(n-乙烯基内酰胺)、聚(n-乙烯基酰胺)、聚(n-乙烯基丙烯酰胺)、聚(n-烷基丙烯酰胺)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯胺、纤维素衍生物、多糖及其共聚物和共混物。
在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有互补聚合物。本文所用术语“互补聚合物”是指与上文所述亲水聚合物形成氢键的聚合物。在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有选自低分子量聚亚烷基二醇、低分子量多元醇、单体和低聚亚烷基二醇、醚醇、碳酸二酸和链烷二醇的互补聚合物。
在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有黏土颗粒。在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有选自层状硅酸盐(phyllosilicate)(层状硅酸盐(layeredsilicate))和层状双氢氧化物(具有带正电的水镁石型混合金属氢氧化物层的矿物和合成材料)的黏土颗粒材料。在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有一种或多种选自以下的层状硅酸盐:水铝英石(水合硅酸铝)、鱼眼石(水合钾钠钙硅酸盐氢氧化物氟化物)、硅锰矿(水合钾钙锰铁锌铝硅酸盐氢氧化物)、碳硅碱钙石(水合钾钠钙硅酸盐碳酸盐氢氧化物氟化物)、水硅钒钙石(cavansite)(水合钙钒酸盐硅酸盐)、硅孔雀石(水合铜铝硅酸氢盐氢氧化物)、黏土矿物(下文中详细描述)、片硅碱钙石(delhayelite)(水合钠钾钙铝硅酸盐氯化物氟化物硫酸盐)、斜钠锆石(水合钠锆硅酸盐)、硅钠钙石(fedorite)(水合钾钠钙硅酸盐氢氧化物氟化物)、羟硅锌锰铁石(franklinfurnaceite)(钙铁铝锰锌硅酸盐氢氧化物)、班硅锰石(franklinphilite)(水合钾锰铝硅酸盐)、富锰绿泥石(富锰绿泥石)(锰镁铁硅酸盐氢氧化物)、白钙沸石(水合钙硅酸盐氢氧化物)、水硅钠石(kanemite)、水羟硅钠石(kenyaite)、淡钡钛石(水合钡钠钛硼硅酸盐)、麦羟硅钠石(magadiite)、马水钠硅石;诸如黑云母(钾铁镁铝硅酸盐氢氧化物氟化物)、锂云母(钾锂铝硅酸盐氢氧化物氟化物)、白云母(钾铝硅酸盐氢氧化物氟化物)、钠云母(钠铝硅酸盐氢氧化物)、金云母(钾镁铝硅酸盐氢氧化物氟化物)和铁锂云母(钾锂铝硅酸盐氢氧化物氟物)等云母;水硅铝锌石(minehillite)(水合钾钠钙锌铝硅酸盐氢氧化物)、硅钠锶镧石(铈镧锶钙钠锰锌镁硅酸盐)、八硅酸盐(octosilicate)、五角石(水合钙钒酸盐硅酸盐)、透锂长石(锂铝硅酸盐)、葡萄石(钙铝硅酸盐氢氧化物)、纤硅碱钙石(rhodesite)(水合钙钠钾硅酸盐)、硅钡石(sanbomite)(硅酸钡);诸如叶蛇纹石(镁铁硅酸盐氢氧化物)、斜纤蛇纹石(镁硅酸盐氢氧化物)、利蛇纹石(镁硅酸盐氢氧化物)、正纤维蛇纹石(镁硅酸盐氢氧化物)和蛇纹石(serpentine)(铁镁硅酸盐氢氧化物)等蛇纹石类;铝硅铅矿(wickenburgite)(水合铅钙铝硅酸盐)以及叶沸石(水合钙硅酸盐氢氧化物氟化物)。
在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有上文所述的亲水聚合物、上文所述的互补聚合物、上文所述的黏土颗粒及其任何组合。
在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有单独或与水性缓冲溶液组合的水解硅烷化合物。
在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有水溶性聚合物、水溶性或水不溶性水膨胀性聚合物或其组合。在一些实施方案中,胶黏剂组合物不含有选择以下的水溶性聚合物、水溶性或水不溶性水膨胀性聚合物或其组合:交联的羧甲基纤维素钠、结晶的羧甲基纤维素钠、交联的葡聚糖、淀粉-丙烯腈接枝共聚物,“高吸收性”材料,例如淀粉聚丙烯酸钠、面筋(gluten)、甲基乙烯基醚和马来酸的聚合物及其衍生物、羧甲基纤维素钠、果胶、明胶、瓜尔胶、槐豆胶、胶原蛋白、刺梧桐胶和淀粉等,特别是玉米淀粉。
a.聚丁烯
热熔胶黏剂可包括一种或多种聚丁烯寡聚体、一种或多种聚丁烯聚合物或其组合作为增塑剂。在一些实施方案中,增塑剂含有一种或多种聚丁烯寡聚体(例如,小于10个单体单元)。在一些实施方案中,增塑剂含有一种或多种聚异丁烯聚合物(例如,大于10个单体单元)。可以选择聚异丁烯的分子量以提供具有改善的柔软性的胶黏剂。在不受特定理论的束缚的情况下,据信聚异丁烯聚合物主链的偕二甲基(gem-dimethyl)基团有助于分子的位阻和有限的迁移率。以这种方式,即使当聚异丁烯聚合物的分子量相对较低时,聚异丁烯化学结构也可以在胶黏剂组合物中产生高度的缠结。
热熔胶黏剂制剂的聚异丁烯的数均分子量可以为例如约700g/mol至约2500g/mol,例如约700g/mol至约1780g/mol、约880g/mol至约1960g/mol、约1060g/mol至约2140g/mol、约1240g/mol至约2320g/mol或约1420g/mol至约2500g/mol。在一些实施方案中,聚异丁烯分子量可以小于约2500g/mol,例如小于约2320g/mol,小于约2140g/mol,小于约1960g/mol,小于约1780g/mol,小于约1600g/mol,小于约1420g/mol,小于约1240g/mol,小于约1060g/mol,或小于约880g/mol。在一些实施方案中,聚异丁烯分子量可大于约700g/mol,例如大于约880g/mol,大于约1060g/mol,大于约1240g/mol,大于约1420g/mol,大于约1600g/mol,大于约1960g/mol,大于约2140g/mol,或大于约2320g/mol。在一些实施方案中,还考虑了更大的分子量,例如大于约2500g/mol,以及更小的分子量,例如小于约700g/mol。
热熔胶黏剂中聚异丁烯的浓度可以为例如约15wt%至约35wt%,例如约15wt%至约27wt%,约17wt%至约29wt%,约19wt%至约31wt%,约21wt%至约33wt%,或约23wt%至约35wt%。在一些实施方案中,聚异丁烯浓度可小于约35wt%,例如小于约33wt%,小于约31wt%,小于约29wt%,小于约27wt%,小于约25wt%,小于约23wt%,小于约21wt%,小于约19wt%,或小于约17wt%。在一些实施方案中,聚异丁烯浓度可大于约15wt%,例如大于约17wt%,大于约19wt%,大于约21wt%,大于约23wt%,大于约25wt%,大于约27wt%,大于约29wt%,大于约31wt%,或大于约33wt%。在一些实施方案中,还考虑了例如小于约15wt%的聚异丁烯浓度,和更大的聚异丁烯浓度,例如大于约35wt%。适用于本文所述的热熔胶黏剂的商业烃类聚异丁烯包括但不限于可从soltex(houston,tx)获得的pb24。
b.苯乙烯嵌段共聚物
在一些实施方案中,可以选择热熔胶黏剂制剂的基础聚合物或共聚物以与聚异丁烯增塑剂良好地相容。所述基础与增塑剂之间的良好相容性可以帮助防止胶黏剂内的相分离和因而产生的不希望的黏性降低。
在某些方面,热熔胶黏剂包括一种或多种与上文所述聚异丁烯具有良好相容性的苯乙烯嵌段共聚物。热熔性胶黏剂中聚异丁烯与一种或多种苯乙烯嵌段共聚物的重量比可为例如约3:8至约8:3,即约0.4至约2.7。例如,聚异丁烯与苯乙烯嵌段共聚物的重量比可以为约0.4至约1.2、约0.5至约1.5、约0.6至约1.8、约0.7至约2.2或约0.8至约2.7。在一些实施方案中,聚异丁烯与苯乙烯嵌段共聚物的重量比可以小于约2.7,例如,小于约2.2,小于约1.8,小于约1.5,小于约1.2,小于约1,小于约0.8,小于约0.7,小于约0.6,或小于约0.5。在一些实施方案中,聚异丁烯与苯乙烯嵌段共聚物的重量比可以大于约0.4,例如,大于约0.5,大于约0.6,大于约0.7,大于约0.8,大于约1,大于约1.2,大于约1.5,大于约1.8,或大于约2.2。还考虑了更大的比率,例如大于约2.7,以及更小的比率,例如小于约0.4。
一种或多种苯乙烯嵌段共聚物可包括一种或多种苯乙烯丁二烯嵌段共聚物。在一些实施方案中,热熔胶黏剂含有一种苯乙烯丁二烯嵌段共聚物。在一些实施方案中,热熔胶黏剂含有两种不同的苯乙烯丁二烯嵌段共聚物。在一些实施方案中,热熔胶黏剂含有三种或更多种不同的苯乙烯丁二烯嵌段共聚物。适合用于热熔胶黏剂的商业苯乙烯丁二烯嵌段共聚物包括但不限于可从dynasol(houston,tx)获得的
一种或多种苯乙烯嵌段共聚物可包括一种或多种苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物。在一些实施方案中,热熔胶黏剂含有一种苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物。在一些实施方案中,热熔胶黏剂含有两种不同的苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物。在一些实施方案中,热熔胶黏剂含有三种或更多种不同的苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物。苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物可以是线性三嵌段苯乙烯异戊二烯苯乙烯(sis)共聚物。适合用于热熔胶黏剂的商业苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物包括但不限于各自可从kraton(houston,tx)获得的
一种或多种苯乙烯嵌段共聚物的熔体指数可以各自独立地为约10g/(10分钟)至约35g/(10分钟),例如约10g/(10分钟)至约25g/(10分钟),约12.5g/(10分钟)至约27.5g/(10分钟),约15g/(10分钟)至约30g/(10分钟),约17.5g/((10分钟)至约32.5g/(10分钟),或约20g/(10分钟)至约35g/(10分钟)。在一些实施方案中,苯乙烯嵌段共聚物的熔体指数可以小于约35g/(10分钟),例如小于约32.5g/(10分钟),小于约30g/(10分钟),小于约27.5g/(10分钟),小于约25g/(10分钟),小于约22.5g/(10分钟),小于约20g/(10分钟),小于约17.5g/(10分钟)),小于约15g/(10分钟),或小于约12.5g/(10分钟)。在一些实施方案中,苯乙烯嵌段共聚物的熔体指数可以大于约10g/(10分钟),例如,大于约12.5g/(10分钟),大于约15g/(10分钟),大于约17.5g/(10分钟),大于约20g/(10分钟),大于约22.5g/(10分钟),大于约25g/(10分钟),大于约27.5g/(10分钟),大于约30g/(10分钟),或大于约32.5g/(10分钟)。在一些实施方案中,熔体指数可以大于约35g/(10分钟)或小于约10g/(10分钟)。在一些实施方案中,一种或多种苯乙烯嵌段共聚物中每一种的熔体指数都显著不同,例如,与该胶黏剂的其他苯乙烯嵌段共聚物的熔体指数相差大于10%。在一些实施方案中,一种或多种苯乙烯嵌段共聚物中每一种的熔体指数都显著相似,例如,与胶黏剂的其他苯乙烯嵌段共聚物的熔体指数相差小于10%。
例如,热熔性胶黏剂的一种或多种苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段含量可各自独立地为约5%至约90%,例如约5%至约56%,约13.5%至约64.5%,从约22%至约73%,约30.5%至约81.5%,或约39%至约90%。就上限而言,苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段含量可以各自独立地小于约90%,例如小于约81.5%,小于约73%,小于约64.5%,小于约56%,小于约47.5%,小于约39%,小于约30.5%,小于约22%,或小于约13.5%。就下限而言,苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段含量可以各自独立地大于约5%,例如大于约13.5%,大于约22%,大于约30.5%,大于约39%,大于约47.5%,大于约56%,大于约64.5%,大于约73%,或大于约81.5%。还考虑了更大的二嵌段含量,例如大于约90%,和更小的二嵌段含量,例如小于约5%。在一些实施方案中,一种或多种苯乙烯嵌段共聚物中每一种的二嵌段含量都显著不同,例如,与胶黏剂的其他苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段含量相差大于约10%。在一些实施方案中,一种或多种苯乙烯嵌段共聚物中每一种的二嵌段含量都显著相似,例如,与胶黏剂的其他苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段含量相差小于约10%。
例如,热熔胶黏剂的一种或多种苯乙烯嵌段共聚物的聚苯乙烯含量可以各自独立地为约10%至约25%,例如约10%至约19%,约11.5%至约20.5%,约13%至约22%,约14.5%至约23.5%,或约16%至约25%。就上限而言,苯乙烯嵌段共聚物的聚苯乙烯含量可各自独立地小于约25%,例如小于约23.5%,小于约22%,小于约20.5%,小于约19%,小于约17.5%,小于约16%,小于约14.5%,小于约13%,或小于约11.5%。就下限而言,苯乙烯嵌段共聚物的聚苯乙烯含量可各自独立地大于约10%,例如,大于约11.5%,大于约13%,大于约14.5%,大于约16%,大于约17.5%,大于约19%,大于约20.5%,大于约22%,或大于约23.5%。还考虑了更大的聚苯乙烯含量,例如大于约25%,和更小的聚苯乙烯含量,例如小于约10%。在一些实施方案中,一种或以上苯乙烯嵌段共聚物中每一种的聚苯乙烯含量都显著不同,例如,与胶黏剂的其他苯乙烯嵌段共聚物的聚苯乙烯含量相差大于约10%。在一些实施方案中,一种或多种苯乙烯嵌段共聚物中每一种的聚苯乙烯含量都显著相似,例如,与胶黏剂的其他苯乙烯嵌段共聚物的聚苯乙烯含量相差小于约10%。
热熔胶黏剂中一种或多种苯乙烯嵌段共聚物的组合浓度可以为例如约20wt%至约45wt%,例如约20wt%至约35wt%,约22.5wt%至约37.5wt%,约25wt%至约40wt%,约27.5wt%至约42.5wt%,或约30wt%至约45wt%。就上限而言,苯乙烯嵌段共聚物浓度可小于约45wt%,例如小于约42.5wt%,小于约40wt%,小于约37.5wt%,小于约35wt%,小于约32.5wt%,小于约30wt%,小于约27.5wt%,小于约25wt%,或小于约22.5wt%。就下限而言,苯乙烯嵌段共聚物浓度可大于约20wt%,例如大于约22.5wt%,大于约25wt%,大于约27.5wt%,大于约30wt%,大于约32.5wt%,大于约35wt%,大于约37.5wt%,大于约40wt%,或大于约42.5wt%。还考虑了更大的浓度,例如大于约45wt%,和更小的浓度,例如小于约20wt%。
c.增黏剂
可以选择热熔胶黏剂制剂的增黏剂,以与上文所述的聚异丁烯增塑剂和/或苯乙烯嵌段共聚物良好地相容。增黏剂与增塑剂之间的这种相容性可以帮助防止胶黏剂内的相分离和因此产生的不期望的黏性降低。热熔胶黏剂中聚异丁烯与增黏剂的重量比可以为例如约1:3至约3:1,即约0.3至约3。例如,聚异丁烯与增黏剂的重量比可以为约0.3至约1.2,约0.4至约1.6,约0.5至约1.9,约0.6至约2.4或约0.8至约3。就上限而言,聚异丁烯与增黏剂的重量比可以小于约3,例如小于约2.4,小于约1.9,小于约1.6,小于约1.2,小于约1,小于约0.8,小于约0.6,小于约0.5,或小于约0.4。就下限而言,聚异丁烯与增黏剂的重量比可以大于约0.3,例如,大于约0.4,大于约0.5,大于约0.6,大于约0.8,大于约1,大于约1.2,大于约1.6,大于约1.9,或大于约2.4。还考虑了更大的比率,例如大于约3,以及更小的比率,例如小于约0.3。
在一些实施方案中,增黏剂含有芳族烃树脂。适合用于本公开的热熔胶黏剂的商业烃类树脂增黏剂包括但不限于各自可从crayvalley(exton,pa)获得的
增黏剂的软化点可以为例如约80℃至约120℃,例如约80℃至约104℃,约84℃至约108℃,约88℃至约112℃,约92℃至约116℃,或约96℃至约120℃。就上限而言,增黏剂软化点可以小于约120℃,例如小于约116℃,小于约112℃,小于约108℃,小于约104℃,小于约100℃,小于约96℃,小于约92℃,小于约88℃,或小于约84℃。就下限而言,增黏剂软化点可以大于约80℃,例如,大于约84℃,大于约88℃,大于约92℃,大于约96℃,大于约100℃,大于约104℃,大于约108℃,大于约112℃,或大于约116℃。还考虑了更大的软化点温度,例如,大于约120℃,以及更小的软化点温度,例如,小于约80℃。
增黏剂的玻璃化转变温度可以为例如约30℃至约70℃,例如约30℃至约54℃,约34℃至约58℃,38℃至约62℃,约42℃至约66℃,或约46℃至约70℃。就上限而言,增黏剂玻璃化转变温度可以小于约70℃,例如,小于约66℃,小于约62℃,小于约58℃,小于约54℃,小于约50℃,小于约46℃,小于约42℃,小于约38℃,或小于约34℃。就下限而言,增黏剂玻璃化转变温度可以大于约30℃,例如,大于约34℃,大于约38℃,大于约42℃,大于约46℃,大于约50℃,大于约54℃,大于约58℃,大于约62℃,或大于约66℃。还考虑了更大的玻璃化转变温度,例如,大于约70℃,和更小的玻璃化转变温度,例如,小于约30℃。
增黏剂的重均分子量可以为例如约250g/mol至约2000g/mol,例如约250g/mol至约1300g/mol,约425g/mol至约1475g/mol,约600g/mol至约1650g/mol,约775g/mol至约1825g/mol或约950g/mol至约2000g/mol。就上限而言,增黏剂重均分子量可以小于约2000g/mol,例如小于约1825g/mol,小于约1650g/mol,小于约1475g/mol,小于约1300g/mol,小于约1125g/mol小于约950g/mol,小于约775g/mol,小于约600g/mol,或小于约425g/mol。就下限而言,增黏剂分子量可大于约250g/mol,例如大于约425g/mol,大于约600g/mol,大于约775g/mol,大于约950g/mol,大于约1125g/mol,大于约1300g/mol,大于约1475g/mol,大于约1650g/mol,或大于约1825g/mol。还考虑了更大的分子量,例如大于约2000g/mol,和更小的分子量,例如小于约250g/mol。
热熔胶黏剂中增黏剂的浓度可以为例如约15wt%至约55wt%,例如约15wt%至约39wt%,约19wt%至约43wt%,约23wt%至约47wt%,约27wt%至约51wt%或约31wt%至约55wt%。就上限而言,增黏剂浓度可小于约55wt%,例如小于约51wt%,小于约47wt%,小于约43wt%,小于约39wt%,小于约35wt%,小于约31wt%,小于约27wt%,小于约23wt%,或小于约19wt%。就下限而言,增黏剂浓度可大于约15wt%,例如大于约19wt%,大于约23wt%,大于约27wt%,大于约31wt%,大于约35wt%,大于约39wt%,大于约43wt%,大于约47wt%,或大于约51wt%。还考虑了更大的浓度,例如大于约55wt%,和更小的浓度,例如小于约15wt%。
d.添加剂
热熔压敏胶黏剂还可以包括一种或多种填充剂。一种或多种填充剂可以包括无机填充剂,例如炭黑、二氧化硅(亲水和疏水改性的)、云母、滑石、高岭土等。在一些实施方案中,填充剂含有碳酸钙。适合用于本公开的商业碳酸钙填充剂包括但不限于可从omya(cincinnati,oh)获得的
热熔胶黏剂中填充剂的浓度可以为例如约5wt%至约15wt%,例如约5wt%至约11wt%,约6wt%至约12wt%,约7wt%至约13wt%,约8wt%至约14wt%,或约9wt%至约15wt%。就上限而言,填充剂浓度可小于约15wt%,例如小于约14wt%,小于约13wt%,小于约12wt%,小于约11wt%,小于约15wt%。约10wt%,小于约9wt%,小于约8wt%,小于约7wt%或小于约6wt%。就下限而言,填充剂浓度可大于约5wt%,例如大于约6wt%,大于约7wt%,大于约8wt%,大于约9wt%,大于约5wt%。约10wt%,大于约11wt%,大于约12wt%,大于约13wt%或大于约14wt%。还考虑了更大的浓度,例如大于约15wt%,和更小的浓度,例如小于约5wt%。
热熔压敏胶黏剂还可以包括一种或多种抗氧化剂。抗氧化剂包括但不限于受阻酚、胺以及硫和磷的氢氧化物分解剂。在一些实施方案中,抗氧化剂是酚类抗氧化剂。适合用于本公开的热熔胶黏剂的商业酚类抗氧化剂包括但不限于可从mayzo(suwanee,ga)获得的
热熔胶黏剂中抗氧化剂的浓度可以为例如约0.5wt%至约1.5wt%,例如约0.5wt%至约1.1wt%,约0.6wt%至约1.2wt%,约0.7wt%至约1.3wt%,约0.8wt%至约1.4wt%,或约0.9wt%至约1.5wt%。就上限而言,抗氧化剂浓度可小于约1.5wt%,例如小于约1.4wt%,小于约1.3wt%,小于约1.2wt%,小于约1.1wt%,小于约1wt%,小于约0.9wt%,小于约0.8wt%,小于约0.7wt%,或小于约0.6wt%。就下限而言,抗氧化剂浓度可大于约0.5wt%,例如大于约0.6wt%,大于约0.7wt%,大于约0.8wt%,大于约0.9wt%,大于约1wt%,大于约1.1wt%,大于约1.2wt%,大于约1.3wt%,或大于约1.4wt%。还考虑了更大的浓度,例如大于约1.5wt%,和更小的浓度,例如小于约0.5wt%。
可以将其他添加剂添加到热熔压敏胶黏剂中,以获得某种期望的特性。这些添加剂可以包括例如颜料、蜡、表面活性剂、滑石、硅酸盐粉末、消泡剂、着色剂、紫外线稳定剂或吸收剂、发光剂、交联剂、泡沫控制剂、缓冲剂、防粘连剂、湿润剂、消光剂、抗静电剂、除酸剂、阻燃剂、加工助剂(processingaidsoragent)、挤出助剂、导热或导电剂等。
iii.标签
还公开了包括本文所述的热熔胶黏剂的标签。标签可以包括能够接收印刷标记的面材层和具有上文所述组成的热熔胶黏剂层。标签还可包括一个或多个其他面材层、一个或多个其他胶黏剂层以及一个或多个可选的印刷层。本发明的主题可以用于没有印刷品的标签中,但是在许多实施例中,标签含有一个或多个印刷区域。
面材层和胶黏剂层可以直接彼此相邻放置,或者在它们之间可以具有一个或多个其他层。其他层可包括例如一个或多个涂层、支撑层、印刷层、反射层、层压层或其他层。任何一层或多层都还可以包括两个或多个子层,每个子层都具有不同的组成、配置和功能。
在一些实施方案中,标签还包括配置在面材层上的印刷品。印刷品可以包括油墨、染料、颜料、着色剂或类似材料的层或区域。尽管本发明的主题主要针对包括视觉上可感知的印刷品的标签,但是可以预期,标签可以包括在紫外线或其他条件或刺激下专门或主要是指示性的印刷品。
可以将胶黏剂层直接邻近面材施加并与面材接触。在胶黏剂层与面材之间可以存在中间层。标签可以包括两层或更多层胶黏剂和/或面材。可以以例如约5gsm至约60gsm,例如约5gsm至约38gsm,约10.5gsm至约43.5gsm,约16gsm至约49gsm,约21.5gsm至约54.5gsm,或约27gsm至约60gsm的涂层重量,将标签的胶黏剂层涂覆于面材。就上限而言,标签的胶黏剂层的涂层重量可以小于约60gsm,例如小于约54.5gsm,小于约49gsm,小于约43.5gsm,小于约38gsm,小于约32.5gsm,小于约27gsm,小于约21.5gsm,小于约16gsm,或小于约10.5gsm。就下限而言,标签的胶黏剂层的涂层重量可以大于约5gsm,例如大于约10.5gsm,大于约16gsm,大于约21.5gsm,大于约27gsm,大于约32.5gsm,大于约38gsm,大于约43.5gsm,大于约49gsm,或大于约54.5gsm。还考虑了更低的胶黏剂层涂层重量,例如小于约5gsm的涂层重量,以及更高的胶黏剂层涂层重量,例如大于约60gsm的涂层重量。
可以将一个或多个清澈或透明层、金属层或其组合并入本文所述的任何标签构造中。
在某些实施方案中,面材含有一种或多种纸、一种或多种聚合物、一种或多种金属、一种或多种木材或其组合。面材可包括例如纸面材、纸板面材、塑料面材、包括纸层和塑料层的多层层压面材,或工业中常用的任何其他材料。多层层压件面材可包括覆盖塑料层的纸层。多层层压面材的塑料层可以被挤出或以其他方式涂覆到纸层上。
纸层可以包括例如高光纸、半光纸、石印纸或电子数据处理(edp)纸;例如,并且可以配置为用于例如多色印刷、打字机印刷或喷墨印刷。
塑料层可以包括例如,诸如如聚对苯二甲酸乙二酯(pet)等聚酯、诸如聚丙烯(pp)、乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯(pe)等聚烯烃和其他材料。其他聚合物膜材料包括尿烷基聚合物,例如聚醚尿烷和聚酯尿烷;酰胺基聚合物,包括聚醚聚酰胺共聚物;丙烯酸基聚合物,包括聚丙烯酸酯和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物;聚酯基聚合物,包括聚醚聚酯;氯乙烯、偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚酰亚胺等。面材可包括韧面材。面材可包括透明聚合物膜。热熔压敏胶黏剂在限制由薄且柔韧的面材膜制成的标签的膨胀方面特别有效。在一些实施方案中,面材层含有聚乙烯。
面材层的厚度可以为例如约0.5密耳至约5密耳,例如约0.5密耳至约3.2密耳,约0.95密耳至约3.65密耳,约1.4密耳至约4.1密耳,约1.85密耳约4.55密耳,或者约2.3密耳至约5密耳。就上限而言,面材层厚度可以小于约5密耳,例如小于约4.55密耳,小于约4.1密耳,小于约3.65密耳,小于约3.2密耳,小于约2.75密耳,小于约2.3密耳,小于约1.85密耳,小于约1.4密耳,或小于约0.95密耳。就下限而言,面材层厚度可以大于约0.5密耳,大于约0.95密耳,大于约1.4密耳,大于约1.85密耳,大于约2.3密耳,大于约2.75密耳,大于约3.2密耳,大于约3.65密耳,大于约4.1密耳,或大于约4.55密耳。还考虑了更大的厚度,例如大于约5密耳,以及更小的厚度,例如小于约0.5密耳。
在一些实施例中,剥离衬层与面材相对地连接至胶黏剂层。可剥离衬层可以用作保护罩,从而剥离衬层保持在原位,直到标签准备好附着到物体或表面上为止。如果标签中包括衬层或剥离衬层,则该衬层可使用多种材料和配置。在许多实施方案中,衬层是纸或纸基材料。在许多其他实施方案中,衬层是一种或多种聚合物材料的聚合物膜。通常,衬层的至少一个面涂覆有诸如硅酮或硅酮基材料等剥离材料。应当理解的是,衬层的剥离涂覆面与外胶黏剂层的其他暴露面接触放置。在将标签施加到感兴趣的表面之前,除去衬层,从而露出标签的胶黏剂面。衬层可以是单片形式。或者,衬层可以是多个部分或面板的形式。
iv.方法
还提供了产生热熔压敏胶黏剂的方法。该方法可以包括提供一种或多种苯乙烯嵌段共聚物、增黏剂和聚异丁烯。该方法还可以包括将一种或多种苯乙烯嵌段共聚物、增黏剂和聚异丁烯组合以产生热熔胶黏剂。一种或多种苯乙烯嵌段共聚物、增黏剂和聚异丁烯的浓度和其他特性可以如上文所述。在一些实施方案中,所产生的热熔胶黏剂包括约10wt%至约40wt%的苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物、约0wt%至约20wt%的苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、约20wt%至约45wt%的增黏剂以及约15wt%至约35wt%的聚异丁烯。在一些实施方案中,该方法还包括提供填充剂,并将填充剂与其他胶黏剂成分混合以产生热熔胶黏剂。填充剂的浓度和其他特性可以如上文所述。在一些实施方案中,所产生的热熔胶黏剂包括约0wt%至约15wt%的碳酸钙填充剂。在一些实施方案中,该方法还包括提供抗氧化剂,并将抗氧化剂与其他胶黏剂成分混合以产生热熔胶黏剂。抗氧化剂的浓度和其他特性可以如上文所述。在一些实施方案中,所产生的热熔胶黏剂包括约0wt%至约2wt%的酚类抗氧化剂。
还提供了制作标签的方法。该方法可以包括使用上文所述的任何方法来产生热熔胶黏剂。该方法还可以包括将热熔胶黏剂涂覆在能够接收印刷标记的面材上。标签的面材可以如上文所述。涂覆操作可以包括例如狭缝挤压式涂覆(slotdiecoating)或帘膜挤压式涂覆(curtaindiecoating)。还可以使用诸如喷涂、金属丝涂覆(wirecoating)、刮刀涂覆(knifecoating)、迈耶棒涂覆(meyerbarcoating)、挤出涂覆、凹版印刷涂覆或本领域技术人员已知的其他涂覆工艺等技术将胶黏剂涂覆于面材上。
涂覆所产生的胶黏剂层的涂层重量可以为例如约5gsm至约60gsm,例如约5gsm至约38gsm,约10.5gsm至约43.5gsm,约16gsm至约49gsm,约21.5gsm至约54.5gsm,或约27gsm至约60gsm。就上限而言,胶黏剂层涂层重量可以小于约60gsm,例如小于约54.5gsm,小于约49gsm,小于约43.5gsm,小于约38gsm,小于约32.5gsm小于约27gsm,小于约21.5gsm,小于约16gsm,或小于约10.5gsm。就下限而言,胶黏剂层涂层重量可以大于约5gsm,例如,大于约10.5gsm,大于约16gsm,大于约21.5gsm,大于约27gsm,大于约32.5gsm,大于约38gsm,大于约43.5gsm,大于约49gsm,或大于约54.5gsm。还考虑了更低的胶黏剂层涂层重量,例如小于约5gsm的涂层重量,以及更高的涂层重量,例如大于约60gsm的涂层重量。
还提供了将标签施加到表面上的方法。该方法可以包括提供具有外表面的表面。表面可以包括例如一种或多种纸、一种或多种聚合物、一种或多种金属、玻璃、一种或多种木材或其组合。该方法还可以包括提供上文所述的标签。该方法还可以包括将活化的标签黏附到表面的外表面上,从而将标签施加到表面上。
考虑了以下实施例。考虑了特征和实施例的所有组合。
实施方案17:
考虑到以下非限制性实施例,会更好地理解本公开。
实施例
根据下表1中列出的配方制备了三种热熔胶组合物。
表1.非膨胀胶黏剂制剂
pib=聚异丁烯,sbc=苯乙烯嵌段共聚物,tac=增黏剂
将表1的三种胶黏剂和两种对比胶黏剂制剂各自直接涂覆到聚乙烯面材上。表2的对比胶黏剂a为可从henkel(madisonheights,mi)获得的14708-122b,表2的对比胶黏剂b可从h.b.fuller(st.paul,mn)获得的为10192-42。在贮存一周之前和之后,测量每个涂覆的面材样品的长度。如下文的表2所示,因此测量的初始长度和最终长度之比用于计算膨胀系数值。这些结果表明,与使用一些具有油增塑剂的常规胶黏剂产生的标签相比,所公开的具有聚异丁烯增塑剂的热熔胶黏剂能够产生膨胀减少的标签。
表2.非膨胀胶粘剂性能
尽管已经详细描述了本公开,但是在本公开的精神和范围内的修改对于本领域技术人员会是显而易见的。鉴于前述讨论,结合背景技术和发明详述,本领域中的相关知识和上文所讨论的参考文献,其公开内容均通过引用并入本文。另外,应理解,本公开的方面和下文和/或所附权利要求书中记载的各种实施例和各种特征的部分均可以整体或部分地组合或互换。在各个实施方案的前述描述中,如本领域技术人员应当理解的,可以将参考另一实施方案的那些实施方案与其他实施方案适当地组合。此外,本领域普通技术人员应当理解,前述描述仅是示例性的,并且无意限制本公开。
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