CN104968743A - Rf可活化的粘合剂及其应用 - Google Patents

Abstract

描述了配制为容易从给定辐射源吸收能量的可活化粘合剂，并入这样的可活化粘合剂的可活化粘合剂标签，用于活化这样的标签的系统和相关的方法和用途。可活化粘合剂包括增塑剂、增粘剂以及包含丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸的粘合剂基础聚合物。

Description

RF可活化的粘合剂及其应用

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月10日提交的美国临时申请号61/735,257的优先权，其通过引用以其全部并入本文。

技术领域

一般而言，本主题涉及粘合剂和标签。更具体地，主题涉及可活化的粘合剂和使用辐射和温度变化活化标签粘合剂。

背景技术

贴在剥离衬层上的传统的压敏标签被提供给使用者。这些剥离衬层通常为硅氧烷涂布的，并且因此不适用作再生纸的来源。努力降低成本，提高效率以及降低环境影响，在近些年中对没有衬层的标签的消费者需求已经增加。这些标签的最常见的形式是“无衬层标签(linerless labels)”和“可活化标签”。

“无衬层标签”具有胶粘面和剥离涂布面，所以它们可以在自身上盘绕成卷。这些无衬层标签的使用需要预先打印或者专门的打印机，该打印机配置为在剥离涂层上打印。用于操作无衬层标签的设备包括专门的辊和压纸卷筒，配置它们以接触标签的胶粘面。尽管在该设备中有很多改进，但在设备的多个部分中仍然出现粘合剂堆积。由于这些缺点，以及最终胶粘“无衬层”产品的高价格，这些无衬层标签没有受到广泛的消费者接受。

“可活化标签”以非粘态被提供给终端使用者，并且然后就在施加至预期的物体之前将标签活化至粘态，即将标签的粘合剂活化至粘态。最经常地是，在活化之前使用标志打印可活化标签。已知的活化方案包括使用紫外线(“UV”)能量来加热粘合剂(参见Shipston等的美国专利6,492,019)，电晕处理以活化表面(参见Shipston等的美国专利6,326,450)，辐射加热以温暖粘合剂(参见Yamada等的美国专利6,500,536)，润湿以活化可再润湿的粘合剂(参见Hintz等的美国专利6,803,100)，微封装活化剂材料，其然后可被压碎以使活化剂与制剂的其余成分混合并活化粘合剂(参见Krolzig的美国专利7,026,047)，用防粘剂层上覆(overcoating)粘合剂，该防粘剂层随后通过加热或机械手段移除(参见Rice等的美国专利5,569,515)，和超声能量以活化粘合剂(参见Shipston等的美国专利5,702,771)。

目前为止，最常见的活化方案利用热活化，即使用热活化标签。对于热活化，已经提出各种技术。这些包括使用下述这些：热滚筒或辊(参见Rello等的美国专利号5,749,990和5,480,502)，与加热元件直接接触(参见Iwata等的美国专利号6,388,692和Ichikawa的6,501,495)，微波能量(参见James美国专利号3,461,014)，与粘合剂接触的加热带(参见Adachi的美国专利号4,468,274和Nagamoto等的6,031,553)，和红外(“IR”)和近红外辐射(“NIR”)(参见Henderson的美国专利号3,247,041和Souder的4,156,626以及受让于本申请人的U.S.2012/0216951)。

另外，使用射频(“RF”)能量、感应热、辐射热和可见光加热的一般方法也是众所周知的，并且可以被应用于此处列举的活化方法。这些技术均已经证明在低速操作下有用，但当应用速度增加时，为了获得充分加热，这些方法均遭受必须稍稍增加标签至加热元件的暴露时间。能够提供充分加热的单元的大小或成本已经阻碍了高速应用。

克服对更大或更长加热器的需要的一个方式是增加粘合剂从加热装置吸收能量的能力。Souder的美国专利号4,156,626和Ichikawa等的6,043,190以及Gong等的美国专利申请公开号2003/0041963和2004/0166309均描述了使用NIR吸收剂以增加粘合剂的能量吸收。因此，使用NIR吸收剂和高强度NIR灯可能是活化粘合剂的可行途径。虽然在很多方面令人满意，但包括当前已知的可活化标签、贴标签系统和相关的方法存在不利条件。

例如，由于来自RF活化的火或电弧/短路的可能性，不能使用包括金属粒子、金属化油墨、高浓度碳黑或导电的任何物品的常规粘合剂。

因此，依然存在对没有衬层的标签和高速活化标签的相关方法的需要。本主题满足这些需要。

发明内容

下面描述的本主题的实施方式非旨在详尽的或将主题限制于下面详细描述中所公开的精确形式。而是，选择和描述实施方式，以便本领域普通技术人员可以领会和理解本主题的原理和实践。

本主题的示例性实施方式为含水粘合剂组合物，其通过暴露于电磁辐射是可活化的并且一旦通过电磁辐射或通过加热活化其表现压敏粘合剂性质。具体地，本主题的实施方式是RF活性聚合物掺合物，其包括(a)45-65wt％的丙烯酸聚合物，(b)5-50wt％的乙二醇增塑剂，和(c)5-40wt％的水性增粘剂分散体。

在另一实施方式中，本主题包含：RF活性聚合物掺合物，其包括(a)45-60wt％的基础聚合物，该聚合物包括(i)25-45wt％的丙烯酸2-乙基己酯，(ii)45-75wt％的甲基丙烯酸甲酯，(iii)1-5wt％的甲基丙烯酸，和(iv)0.1-3wt％的丙烯酸；(b)15-40wt％的聚乙二醇，其具有100-1500的分子量；和(c)15-25wt％的水性增粘剂分散体。

本主题的示例性实施方式为粘合剂组合物，其包括(i)乳状液基础共聚物，其展现高于25℃的玻璃化转变温度Tg和从大约10,000道尔顿至大约500,000道尔顿的范围内的重均分子量，(ii)用于这样的共聚物的增塑剂，其展现低于40℃的熔点，和(iii)高软化点增粘剂。

另一示例性实施方式为包括增塑剂、增粘剂和粘合剂基础聚合物的粘合剂，该粘合剂基础聚合物包括低碳烷基丙烯酸酯，诸如丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸。

一般而言，本主题提供粘合剂系统，其包括从大约40％至大约70％的粘合剂基础聚合物，从大约5％至大约50％的增塑剂，和从大约5％至大约40％的增粘剂。

优选地，粘合剂包括从大约47％至大约55％的粘合剂基础聚合物，从大约23％至大约33％的增塑剂，和从大约17％至大约24％的增粘剂。

在另一实施方式中，本主题为活化RF活性粘合剂的方法，其包括：(a)提供RF活性聚合物掺合物，该掺合物包括(i)从大约45至大约65wt％的丙烯酸聚合物，(ii)从大约5至大约50wt％的乙二醇增塑剂，和(iii)从大约5至大约40wt％的水性增粘剂分散体，(iv)施加RF活性聚合物掺合物至大体上平的基底，(v)提供RF发生器，该发生器包括至少两个大体上线性的电极，和(vi)使大体上平的基底在由RF发生器产生的FR能场中定向。大体上平的基底可以在从大体上平行于至大体上垂直于至少两个大体上线性的电极的连续体(continuum)上任何位置处定向。本文公开的任意RF活性粘合剂可以通过该段落中的方法活化。

在本主题的其它更详细的特征中，粘合剂为白色的。同样地，在其它特征中，粘合剂不包括碳黑、石墨、油墨、染料、颜料和/或着色剂，并因此没有碳黑、石墨、油墨、染料、颜料和/或着色剂。另外，增塑剂可以为聚乙二醇，其具有从大约100至大约1500道尔顿，优选地从大约150至大约1300，更优选地从大约200至大约1000的分子量。另外，增粘剂可以为从Lawter公司或Momentive Performance Materials商业上可得的775A，其是高软化点酸级增粘剂(松香酸)，当与丙烯酸和SBR PSA聚合物一起配制时给予较高粘结强度；或是6025，其是从Arizona Chemicals商业上可得的松香酯。

在本主题的其它更详细的特征中，增塑剂被配置为当暴露至能量时和/或暴露至能量后熔化。同样地，粘合剂可被配置为通过暴露至能量持续小于一秒被活化。另外，粘合剂可被配置为通过暴露至能量持续小于0.3秒被活化。

在本主题的其它更详细的特征中，能量为NIR、短IR能、中波IR能、IR能、微波能、RF能、感应热能、可见光能、辐射热能或UV能。另外，能量可以具有从大约1.2微米至大约2.5微米的峰波长。在某些实施方式中，使用RF能。

另一个示例性的实施方式为包括面材层和连接至该面材层的粘合剂层的标签。粘合剂层包括增塑剂、增粘剂和粘合剂基础聚合物，该聚合物包括丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸。

在本主题的其它更详细的特征中，标签被配置为暴露至辐射能，辐射能具有在暴露至辐射能之后引起粘合剂层变得发粘的波长和强度，并且在标签暴露至辐射能之后面材层不脱色。在本主题的其它更详细的特征中，标签被配置为施加至物品，并且被配置为在标签被施加至物品之后大约1分钟重新放置。同样地，粘合剂层可以是可活化的，具有粘合性并被配置为施加至物品，以便在标签被施加至物品之后，粘合剂层的粘合性避免标签不慎被从物品移除。另外，标签可以被配置为施加至物品，并且在标签被施加至物品之后，大约两小时后，标签与物品永久性粘合。

另一个示例性的实施方式为标签组件，其包括面材层和热可活化粘合剂层，和布置在粘合剂层和面材层之间的功能涂层。

另一个示例性的实施方式为标签，其包括面材层、粘合剂层和连接在面材层和粘合剂层之间的反射层。反射层为非金属的。

另一个示例性的实施方式为标签，其包括面材层、粘合剂层和布置在面材层和粘合剂层之间的防渗层。

以及，另一个示例性的实施方式为标签，其包括面材层、粘合剂层和布置在面材层和粘合剂层之间的底漆层(primer layer)。

在本主题的其它更详细的特征中，各种标签组件的粘合剂层包括增塑剂、增粘剂和粘合剂基础聚合物，该聚合物包括丙烯酸2乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸。

在本主题的其它更详细的特征中，标签被配置为暴露至辐射能，辐射能具有在暴露至辐射能后引起粘合剂层变得发粘的波长和强度，并且在标签暴露至辐射能之后面材层不脱色。同样地，面材层可以具有底表面，并且标签可以包括反射层，所述反射层由作为涂层施加至面材层的底表面的材料制成。此外，反射层可具有不大于1微米的厚度。反射层为非金属的。

在另一实施方式中，本主题可被用于家庭装饰应用，诸如壁纸或其它图形。粘合剂层通过常规方法施加至面材诸如壁纸，并且在其自身上回卷。粘合剂涂层可以是脊状的或以其他方式形成图案的或者浮凸的，以在最终使用的应用期间使空气排出。粘合剂组合物将是显著非发粘的，以便在打印面上将没有粘合剂残余留下，在铺开时也对打印将没有任何损伤/变形。预涂布壁纸将完全消除对壁纸“浆糊”的需要，并在沿着接缝对准图案时，将给予最终使用者无限的重新放置的能力(repositionability)。一旦适当地对准，暴露至RF能的非常短的持续时间(<1秒)将使得粘合剂加热、流动并将壁纸粘合至墙壁。此外，随后的RF活化将引起粘合剂再一次加热和流动，允许最终使用者在以后轻易地移除壁纸。该示例性的方法将适于任何类型的图形应用。

对于无衬层标签，粘合剂层通过常规方法施加至面材，即纸或薄膜，并且在其自身上回卷。粘合剂组合物将是显著非发粘的，以便在打印面上将没有粘合剂残余留下，在展开时也对打印将没有任何损伤/变形。在下游，卷可以被转换为标签并通过就在施加标签前暴露至RF能的短持续时间(<1秒)被活化。该类型的方法可以消除对可以占产品成本的大部分的剥离衬层的需要。

在本主题的其它更详细的特征中，标签被配置为暴露至辐射能，辐射能具有在暴露至辐射能后引起粘合剂层变得发粘的波长和强度，并且在标签暴露至辐射能之后面材层不脱色。同样地，面材层可以具有底表面，并且标签可以包括由作为涂层施加至面材层的底表面的材料制成的防渗层。另外，选择防渗层的材料由此避免或至少显著地减少面材层的脱色。

另一个示例性的实施方式为配置为促进施加可活化标签至物品的系统。该系统包括配置为发射能量的能量源和一个或多个致动器，所述致动器配置为接收可活化标签，运送可活化标签通过发射的能量，并运送可活化标签至可活化标签被施加至物品的位置。可活化标签包括具有增塑剂、增粘剂和粘合剂基础聚合物的粘合剂，所述聚合物包括丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸。

另一个示例性的实施方式为配置为促进施加可活化标签至物品的系统。该系统包括配置为发射能量的能量源，配置为在可活化标签上打印标志的打印机，和一个或多个致动器，所述致动器配置为接收可活化标签，运送可活化标签经过打印机，打印机然后在可活化标签上打印标志，运送可活化标签通过发射的能量，并运送可活化标签至可活化标签被施加至物品的位置。可活化标签包括具有增塑剂、增粘剂和粘合剂基础聚合物的粘合剂，所述聚合物包括丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸。

在本主题的其它更详细的特征中，一个或多个致动器为吹风机系统、传送带、桨叶(paddle)、运载片(carrier sheet)、活塞、真空滚筒、辊、真空带或真空头。同样地，接收标签的物品可以为瓶、罐、容器、管、袋、小包、信封、包裹或盒子。另外，可活化标签可以为一叠预切(precut)的可活化标签中的一个。

根据本主题示例性的方法为施加具有可活化粘合剂的标签至物品的方法。该方法包括提供标签，该标签具有以可活化粘合剂涂布的第一表面，该粘合剂包括增塑剂、增粘剂和包含丙烯酸2乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸的粘合剂基础聚合物。该方法还包括提供具有第二表面的物品，提供配置为输出辐射能的能量源，暴露标签的第一表面至由能量源输出的辐射能，因此标签的第一表面变得发粘，和放置标签的第一表面与物品的第二表面接触。

在本主题的其它更详细的特征中，标签预打印有标志。同样地，该方法可以进一步包括提供配置为在标签上打印图像的打印机，并在暴露标签至辐射能的步骤之前在标签上打印图像。同样地，该方法包括提供配置为在活化阶段之前将干燥的标签切割为期望的长度的切刀。另外，标签可以包括面材层和粘合剂层。粘合剂层包括粘合剂基础聚合物、增塑剂和增粘剂，并且面材层在标签暴露至辐射能之后不脱色。

在本主题的其它更详细的特征中，提供标签的步骤包括提供多个标签，提供物品的步骤包括提供多个物品，暴露标签的步骤包括暴露多个标签中的至少一个至辐射能，和放置标签与物品接触的步骤包括以大于大约每分钟60个标签的速度放置多个标签中的一个与多个物品中的一个接触。同样地，放置标签与物品接触的步骤包括以小于或等于大约每分钟1,000个标签的速度放置多个标签中的一个与多个物品中的一个接触。

根据本主题另一个示例性方法为活化标签的方法。该方法包括提供具有以可活化粘合剂涂布的第一表面的标签，该可活化粘合剂包括增塑剂、增粘剂和包含丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸的粘合剂基础聚合物。该方法还包括提供配置为输出辐射能的能量源，和暴露标签至由能量源输出的辐射能，因此标签的第一表面变得发粘。

在另一个示例性的实施方式中，提供用于打印和施加标签至制品的系统。该系统包括打印机单元、在打印机单元下游的热活化单元和在热活化单元下游的涂布器单元。热活化单元包括标签运送组件和配置为发射辐射至标签的一个或多个发射器。在该系统的某些方面中，独特的传感器排布被用于评估是否出现标签退化情况(一个或多个)。以及，任选的石英玻璃部件被用于提高系统的安全性和操作性。

附图说明

通过连同附图参照本主题的示例性的实施方式的下面更详细描述，本主题的这些以及其它特征、方面和优点将被更完全地理解和领会。

图1为抗衡离子、分子量、增塑剂水平和增塑剂类型对实现深纤维撕裂结合(deep fiber tear bond)所需能量的影响的总结。

除非另有指示，上图中的说明非必须按比例绘制。

具体实施方式

通过代表进行本主题的目前最佳已知方式的下面的详细描述，现在更加详细地说明本主题。然而，应当理解该描述不用于限制本主题，而是为了说明本主题的一般特征的目的而提供。

粘合剂

一般地，根据本主题，提供各种可活化粘合剂或粘合剂系统，如在本文中更加详细描述的。然而，应当理解本主题绝不限制于使用本文描述的具体粘合剂系统。在许多实施方式中，粘合剂系统利用本文描述的具体的粘合剂基础聚合物。粘合剂系统一般包括(i)粘合剂基础聚合物，(ii)增塑剂，和(iii)增粘剂。这些成分中的每个的通常和具体的重量百分比浓度在下面表1中列出。应当理解所述的重量百分比浓度是基于成分(i)–(iii)的总重量。因此，可考虑和预期除了下面表1中所列举的成分(i)–(iii)之外，粘合剂系统可还包括额外的成分和添加剂。

表1–粘合剂系统中成分的通常和具体浓度。

成分	通常浓度	具体浓度	可选浓度	可选浓度
					粘合剂聚合物基础	45％-65％	45％-60％	46％-58％	47％-57％
增塑剂	5％-50％	15％-40％	20％-37％	24％-35％

增粘剂

5％-40％

15％-25％

17％-23％

18％-22％

本文描述的粘合剂系统一般包括粘合剂基础聚合物(本文更加详细描述的)、增塑剂和固体增粘剂，当掺合在一起时，其形成优选地展现高于室温的Tg的掺合物，并因此在活化之前最小的流动和粘着性。粘合剂材料的物理态可以通过改变温度在固体和非固体之间转换。可以通过调节成分，即粘合剂聚合物基础、增塑剂和增粘剂的比例控制粘合剂的开放时间(open time)。在某些实施方式中，活化温度优选地在从大约50℃至大约120℃的范围内。然而，应当理解本主题不限于展现该范围内的活化温度的粘合剂系统。

在粘合剂的转换温度下，粘合和粘度性质显著地变化。因此，通过使用本文描述的这些策略，可以将压敏粘合剂系统从“关闭”热转换为“打开”。如果然后在低于指定转换温度的温度下将这样的粘合剂系统涂布在面材上，则材料处于其非胶粘固态。因此，标签结构可被以卷形式盘绕。在应用过程期间，增加温度至转换温度，以便材料将变化为非固态，然后展现其压敏粘合剂性质，其由于增加的粘合性质允许标签如所期望地被粘接至基底。如果基底展现多孔表面，某种实施方式粘合剂系统将流入孔中并由于咬合效应(interlocking effect)，甚至当温度降低至粘合剂的转换温度的温度以下，仍非常好地“黏贴”。

表2中所示制剂说明若干示例性粘合剂制剂，其中聚乙二醇被用作增塑剂。

表2–示例性粘合剂制剂

制剂	基础聚合物	增塑剂	增粘剂
				掺合物F	54.2％ML2-101聚合物	24.1％PEG 200	21.7％Snowtack 775A
掺合物G	54.2％ML2-101聚合物	24.1％PEG 200	21.7％Snowtack 775A
				掺合物K	54.2％ML2-101聚合物	24.1％PEG 200	21.7％Aquatack 6025
掺合物L	54.2％ML2-101聚合物	24.1％PEG 200	21.7％Aquatack 6025
				掺合物#1	54.5％ML2-127聚合物	23.4％PEG 200	22.1％Snowtack 775A
掺合物#2	54.5％ML2-127聚合物	23.4％PEG 200	21.7％Snowtack 775A
				掺合物#3	48.0％ML2-127聚合物	32.7％PEG 200	19.4％Snowtack 775A
掺合物#4	48.0％ML2-127聚合物	32.7％PEG 200	19.4％Snowtack 775A
				掺合物#7	54.5％ML2-127聚合物	23.4％PEG 1000	22.1％Snowtack 775A
掺合物#8	54.5％ML2-127聚合物	23.4％PEG 1000	22.1％Snowtack 775A
				掺合物#13	54.5％ML2-130聚合物	23.4％PEG 200	22.1％Snowtack 775A
掺合物#14	54.5％ML2-130聚合物	23.4％PEG 200	22.1％Snowtack 775A
				掺合物#15	48.0％ML2-130聚合物	32.7％PEG 200	19.4％Snowtack 775A
掺合物#16	48.0％ML2-130聚合物	32.7％PEG 200	19.4％Snowtack 775A

制剂	基础聚合物	增塑剂	增粘剂
				掺合物#19	54.5％ML2-130聚合物	23.4％PEG 1000	22.1％Snowtack 775A
掺合物#20	54.5％ML2-130聚合物	23.4％PEG 1000	22.1％Snowtack 775A

基础聚合物(ML2-1xx)具有相同的单体组成和不同水平的链转移剂以改变分子量。基础聚合物包括下面量的链转移剂：ML2-101聚合物不包括链转移剂。ML2-127聚合物包括0.1wt％的链转移剂。ML-130聚合物包括0.5wt％的链转移剂。链转移剂是n-DDM，其是正-十二烷硫醇。

基础组合物为(a)35wt％的丙烯酸2-乙基己酯，(b)62wt％的甲基丙烯酸甲酯，(c)2wt％的甲基丙烯酸，和(d)1wt％的丙烯酸。

本主题提供RF活性聚合物掺合物，其包括(a)45-60wt％的基础聚合物，该聚合物包括(i)25-45wt％的丙烯酸2-乙基己酯，(ii)45-75wt％的甲基丙烯酸甲酯，(iii)1-5wt％的甲基丙烯酸，和(iv)0.1-3wt％的丙烯酸；(b)15-40wt％和具体地20-35wt％的具有100-1500的分子量的聚乙二醇增塑剂；和(c)15-25wt％的水性增粘剂分散体。

在一个实施方式中，本主题提供RF活性聚合物掺合物，其包括(a)45-65wt％的丙烯酸聚合物，(b)5-50wt％，具体地20-35wt％的乙二醇增塑剂，和(c)5-40wt％，具体地10-35wt％的水性增粘剂分散体。

RF活性聚合物掺合物中的丙烯酸聚合物包括至少一种选自丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔-丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和其组合的基于(甲基)丙烯酸酯的单体。术语(甲基)丙烯酸酯表示本领域已知的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。

聚合物可具有从-10至50℃，具体地0至40℃，更具体地5至35℃的玻璃化转变温度(Tg)。聚合物可包括0.1-20wt％，具体地0.5-10wt％，更具体地1-6wt％的量的酸官能单体。酸基团可以用诸如Na⁺或K⁺的非短效(不挥发，non-fugitive)单价抗衡离子中和。增塑剂可以为水溶性或水性增塑剂，诸如丙三醇、乙二醇、丙二醇和具有至多600克每摩尔的分子量的短链多元醇。

在一个实施方式中，水性增粘剂选自烃、松香酸、松香酯、多萜、萜烯-酚醛塑料、烷基酚醛塑料和其组合。

在可选的实施方式中，水性增粘剂选自枞酸型松香、枞酸型松香的丙三醇酯、枞酸型松香的季戊四醇酯、枞酸型松香的甲基酯、海松酸型松香、海松酸型松香的丙三醇酯、海松酸型松香的季戊四醇酯、海松酸型松香的甲基酯、浮油松香、浮油松香的丙三醇酯、浮油松香的季戊四醇酯、浮油松香的甲基酯、所有前述的完全或部分氢化的形式，和其掺合物。

本主题还提供各种实施方式粘合剂聚合物基础，其包括(i)一种或多种低碳烷基丙烯酸酯，(ii)甲基丙烯酸甲酯(MMA)，(iii)甲基丙烯酸(MAA)，(v)丙烯酸(AA)，一种或多种多官能单体，和一种或多种链转移剂。在一个实施方式中，这些成分中的每个的通常和具体的浓度在下面表3中如下提出。在表3中列出的重量百分比浓度基于粘合剂聚合物基础的总重量。应当理解本文描述的各种粘合剂基础聚合物实质上仅是代表。虽然一般构成本主题的优选实施方式，但本主题绝不限于使用本文描述的具体的粘合剂基础聚合物。

表3–粘合剂聚合物基础中成分的通常的和具体的浓度

成分	通常浓度	具体浓度	可选浓度
				低碳烷基丙烯酸酯	25％–45％	30–40％	30％–40％
MMA	45％–75％	50–65％	60％–65％
				MAA	1％–5％	1.5–4％	1％–3％
AA	0.1％–3％	0.5–2％	0.1％–2％
				链转移剂	0–5％	0–1％	0–0.5％

对于在具体的实施方式粘合剂聚合物基础中的成分(i)，广泛的低碳烷基丙烯酸酯可以单独或组合使用。例如，可以使用丙烯酸丁酯、丙烯酸异-冰片酯和丙烯酸2-乙基己酯。然而，一般使用丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸丁酯，其中丙烯酸2-乙基己酯适合许多实施方式。

类似地，对于成分(ii)，可以使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)。然而，应当理解其它类似物和官能等效单体可以与MMA结合使用或代替MMA使用。

成分(iii)的具体单体是甲基丙烯酸(MAA)。然而，应当理解本主题包括与MAA结合使用其它等效单体或代替MAA使用其它等效单体。

并且，虽然提到丙烯酸(AA)用作成分(iv)，但应当理解本主题包括使用其它等效单体。

当用于形成粘合剂时，链转移剂通常在从大约0至大约5.0％，和具体地从大约1.0％至大约4.0％的浓度下(百分比基于单体的总重量)使用。适合的链转移剂的代表实例包括但不限于正-十二烷硫醇(n-DDM)、叔-壬基硫醇、异辛基3-巯基丙酸酯和其组合。应当理解本主题绝不限于这些链转移剂。反而，可以使用广泛的链转移剂。适合的链转移剂是商业上可得的，诸如从Sigma Aldrich of St.Louis，MO。最具体地，粘合剂聚合物基础包括(i)一种或多种多官能单体试剂和(ii)一种或多种链转移剂两者。

广泛的任选的多官能单体或多官能单体试剂可以用于本主题。多官能单体可以被用于实现基础聚合物的交联。这样的多官能单体的代表实例包括但不限于双官能单体、三官能单体和具有多于三个活性官能位点的多官能单体。双官能单体的具体实例包括但不限于1,4丁二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯和其组合。另一个具体的双官能单体是乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。三官能单体的具体实例包括但不限于乙氧基化(15)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化(3)丙三醇三丙烯酸酯和其组合。具有多于三个活性官能位点的多官能单体包括但不限于乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和其组合。这些和众多其它适合的多官能单体是从诸如Sartomer of Exton,PA.的多个供应商商业上可得的。多官能单体的通常浓度范围从大约0至大约5.0％，在某些实施方式中使用的浓度从大约0.5％至大约2.5％和在具体的实施方式中使用的浓度从大约1.5％至大约2.0％。

在一个实施方式中，具体的粘合剂聚合物基础组合物在下面的表3A中列出。

表3A–粘合剂聚合物基础中成分的浓度

成分	具体浓度	可选浓度
			丙烯酸2-乙基己酯	30-40％	32-35％
MMA	50–65％	62–65％
			MAA	1.5–4％	2–3％
AA	0.5–2％	1–2％
			n-DDM	0–1％	0.05–0.5％

本主题提供广泛的粘合剂，其具有使该粘合剂能够被用于众多应用的独特特性。粘合剂的一个特征涉及活化粘合剂——即，选择性地变化粘合剂从非粘态至粘态——所需的相对短的时间周期。快速活化时间使粘合剂能够被用在高速贴标签操作中。具体地，本主题的粘合剂可以在大约0.3秒的时间周期内被活化，一般地在小于1秒的时间周期内被活化，以及更通常地小于0.5秒。该时间周期在本文被称作粘合剂的“活化时间”。

如本文此前所描述，一旦被活化，粘合剂保持它们的活化态足够长以至少允许在粘合剂失去其粘合性之前施加携带粘合剂的标签至物品或接受基底。该特性在本文中被描述为粘合剂的“开放时间”。本主题的粘合剂可以具有广泛的开放时间。本主题的粘合剂可展现从大约0.1秒至10分钟或更长的开放时间。对于某些应用，可以调整粘合剂以展现相对长的开放时间，诸如高达72小时或更长。通常地，本主题的粘合剂展现从0.1秒至5秒的开放时间，在某些实施方式中，大约0.5-4秒，更具体地大约1至大约3秒。

一旦本主题的粘合剂被活化，即在处于它们的“开放”和粘态时，粘合剂展现相对高的粘合性。例如，粘合剂展现至少大约1.0牛顿的至基底诸如厚纸板或钢的初始峰粘着性，和优选地至少大约1.25牛顿。如连同本文提出的实例所描述的，通常，某种实施方式粘合剂展现范围在1.0牛顿至2.0牛顿的初始峰粘着性值。使用SPAT测量这些粘着性值，其在本文中详细描述。这些粘着性值相对于本文所描述的基底。然而，应当理解本主题不限于展现与本文所描述的基底相关联的这些粘着性值的粘合剂。即，也考虑本主题包括展现与本文没有明确描述的其它基底和基底材料相关联的这些粘着性值的粘合剂。此外，一般地在活化粘合剂后，增粘剂软化并处于可流动态。

另外，在某些实施方式中，在活化后，本主题的粘合剂一般是透明的，以允许光通过，而没有任何不利的吸光度。在某些实施方式中，一旦活化，粘合剂保持透明或至少基本上透明态持续相对长的时间周期，和具体地持续至少1年，和更具体地长于1年。

本主题粘合剂——例如用于无衬层标签应用的那些——可以为基于溶剂的，基于水的，诸如乳状液粘合剂、热熔的或UV可固化的粘合剂，其中粘合剂基础聚合物与其它粘合剂成分诸如固体增塑剂和/或固体增粘剂掺合以得到可热活化的和具体地可光活化的粘合剂——诸如RF可活化粘合剂制剂——的无衬层粘合剂。

各种实施方式粘合剂的额外方面如下。粘合剂基础聚合物的平均分子量的通常范围为从大约10,000道尔顿至大约500,000道尔顿。在某些实施方式中，粘合剂基础聚合物的平均分子量为从大约10,000道尔顿至大约150,000道尔顿。具体范围为从大约15,000道尔顿至大约100,000道尔顿，对于许多实施方式从大约20,000道尔顿至大约40,000道尔顿的范围是有用的。较低分子量基础聚合物被用于许多实施方式中，这是因为这样的聚合物可以比具有较高分子量的相应的基础聚合物更快地活化。

粘合剂基础聚合物还展现某些玻璃化转变温度，Tg。虽然基础聚合物的Tg取决于过程的压力和温度需要以及产品可能遇到的压力和温度条件，但是通常的Tg范围为从大约20℃至大约100℃。具体的Tg范围为从大约55℃至大约80℃。并且，基础聚合物的玻璃化转变温度Tg的最具体的范围为60℃至75℃。

在某些实施方式中，当形成粘合剂时，在熔化之后，增塑剂保留液体或可流动形式持续延长的时间周期。增塑剂以液体或可流动态存在的温度通常从室温(25℃)和以下。

由于具体的制剂和成分的选择——其中很多具有具体的性质和特性，某些实施方式粘合剂在从大约-10℃至大约50℃，和具体地从环境温度至大约45℃的温度范围内保持发粘。粘合剂通常保持发粘持续从大约0.1秒至大约2周的时间周期。然而，应当理解本主题不限于这些具体的时间周期。例如，可以配制保持发粘持续长于2周的周期的粘合剂。许多粘合剂展现非常长的开放时间，即，粘合剂在此期间处于粘态的时间周期。

根据本主题，发现通过控制包括基础聚合物的分子量和分子量分布的各种因素以及通过使用多官能单体和链转移材料控制基础聚合物的多官能单体的水平，获得具有快速活化、高粘着性、长开放时间和长持久透明度的优异性质的可热转换的粘合剂。加热后，可活化粘合剂表现为通常的压敏粘合剂，并且粘着性性质可以被维持延长的时间周期，其允许粘合剂材料在目标基底表面上流动或浸透，用于增强粘合。此外，本主题中的粘合剂材料是固有地以RF辐射可活化的，其导致快速线速度的短活化时间。

本主题的某些粘合剂的基础聚合物通常展现从大约1至大约20，具体地2至大约15，具体地2至大约10以及更具体地从2至4的多分散性指数。通过Mw/Mn计算多分散性指数(D)。然而，应当理解本主题的粘合剂的基础聚合物包括展现小于2.0和大于10.0的多分散性的聚合系统。

实施例

(1)通过使用迈耶棒(meyer rod)施加粘合剂制剂至油墨喷墨(IJ2K)纸标签面材或至壁纸以达到大约2密耳干燥涂布厚度，在实验室中涂布样品。在120℃下实验室烘箱中干燥样品5分钟。IJ2k为商业上从艾利丹尼森公司(Avery-Dennison Corporation)可得的油墨喷墨纸标签面材。

(2)然后将样品连同涂布的材料将粘结至的纸板基底一起切割为1英寸宽的条。

(3)一次一个，将涂布的样品与纸板条配对并放入RF单元以活化。RF单元的设计不是关键的，并且可以使用常规单元。虽然可以使用直达RF场(through RF field)(一般垂直于力线)和杂散RF场(stray RFfield)(一般平行于力的线)两者，但在许多实施方式中，使用杂散场是有利的。这是粘合剂与RF场非常快的相互作用的关键。本发明人已经发现如果利用直达场，活化时间/能量将大的多，高达一个量级。

每次将新的样品放入RF单元，改变RF脉冲的持续时间或功率，得到表4的数据。

表5-表4中产生100％深纤维撕裂结合的制剂

试验	抗衡离子	Mw	增塑剂	增塑剂水平	能量(J)
						1-3	K	低	200	30	240
2-8	Na	低	200	30	240
						3-6	K	低	200	40	240
7-2	K	低	1000	30	240
						16-1	Na	中	200	40	240
19-1	K	中	1000	30	240
						20-1	Na	中	1000	30	240
L-1	K	高	200	30	240
						3-1	K	低	200	40	250
2-4	Na	低	200	30	280
						3-4	K	低	200	40	280
1-1	K	低	200	30	300
						2-2	Na	低	200	30	300
4-2	Na	低	200	40	320
						7-1	K	低	1000	30	320
8-3	Na	低	1000	30	320
						13-1	K	中	200	30	320
14-2	Na	中	200	30	320
						15-1	K	中	200	40	320
F-2	K	高	200	30	320
						K-1	K	高	1000	30	320
G-2	K	高	1000	30	400

“深纤维撕裂”是试验中涂布的纸(其模拟标签)结合至配对的纤维板基底有多好的定性测定。这指示与分离两个结合的部分后被拾取的浅表面纤维相对的稳健破坏结合。报道的百分比为与完全活化区域比较的观测的结合面积的估计值。

与制剂和试验条件相关的这些结果的显著性为理想制剂将需要最小量的能量来达到100％的深纤维撕裂结合。参见表4和5，清楚的是多种制剂在240J下达到期望的结合。进一步，参见主影响曲线(图1)，很明显，当Mw降低，增塑剂水平增加，和PEG增塑剂的Mw降低时，结合的能量被正向地影响(需要较少能量)。基于上述讨论，掺合物#3代表具体的实施方式。

表4和5中的聚合物被表征为“高”、“中”和“低”分子量。“高”Mw聚合物的分子量测量为396,000道尔顿，具有18.3的多分散性。在该测量后，GPC(凝胶渗透色谱)柱被改变并因此接着的测量不能与“中”和“低”Mw值的值直接比较，“中”和“低”的Mw值分别报道为419,000，具有9.7的多分散性和293,000，具有8.1的多分散性。由于它们在具有同一校准标准的同一柱上运行，“中”和“低”值可彼此可靠地比较，但均不能直接与“高”值比较。同样地，这些值仅代表聚合物的可溶解的(THF中)部分。

图1显示活化能和粘合剂的加工中若干关键参数之间的关系。“Mw”曲线说明随着分子量(Mw)降低，活化粘合剂所需能量降低。然而，“中”和“低”分子量之间的轻微差异指示在某一分子量以下，存在很少的额外能量节约。

“增塑剂”曲线指示与活化能相关的增塑剂分子量。具有较低分子量的增塑剂比具有更高的分子量的增塑剂更容易活化——不考虑增塑剂的量。

“增塑剂水平”曲线指示与活化能相关的增塑剂量。使用较高水平的增塑剂产生比使用较低量的增塑剂的粘合剂更容易活化的粘合剂——不考虑增塑剂的分子量。

最后，抗衡离子曲线指示作为使用的抗衡离子的函数的活化能。清楚的是在Na⁺和K⁺之间抗衡离子的选择产生很小差异，但是通过使用Na⁺，实现少量的能量节约。

本文提到的所有专利、公开的申请和文章通过引用以它们的全部在此并入。

应当理解的是其任何实施方式、方面或细节可以与本文描述的其任何其它实施方式、方面或细节一起使用。因此，本文描述的各种粘合剂系统和粘合剂基础聚合物可以连同本文描述的任何标签、标签组件、系统和方法使用。

通过示例性的和具体的实施方式已经描述和说明了本主题，但本主题不限于此。本领域普通技术人员将领会可进行各种修改而不背离本主题的范围，该范围仅受权利要求的限制。贯穿全文和权利要求，使用与数字范围有关的词语“大约”旨在修饰陈述的低和高值。

发明人特此声明当其涉及没有实质上背离而仅是在如所附权利要求中所提出的主题的字面范围之外的任何设备、系统、方法或制品，他们旨在依赖等同原则来确定和评估他们的主题的合理地公平范围。

Claims (23)

1.RF活性聚合物掺合物，其包括：

从大约45至大约65wt％的丙烯酸聚合物；

从大约5至大约50wt％的乙二醇增塑剂；和

从大约5至大约40wt％的水性增粘剂分散体。

2.根据权利要求1所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述丙烯酸聚合物包括选自丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和其组合的至少一种基于(甲基)丙烯酸酯的单体。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述聚合物的Tg为大约0至大约40℃。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述聚合物包含以从大约1至大约6wt％的量存在的至少一种酸官能单体。

5.根据权利要求4所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述酸基团使用非短效抗衡离子中和。

6.根据权利要求5所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述非短效抗衡离子是单价的。

7.根据权利要求6所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述单价抗衡离子选自Na⁺和K⁺。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述增塑剂选自丙三醇、乙二醇、丙二醇和具有高达大约600克每摩尔的分子量的短链多元醇。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述增塑剂以所述掺合物的从大约20至大约35wt％的量存在。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述水性增粘剂选自烃、松香酸、松香酯、多萜、萜烯-酚醛塑料、烷基酚醛塑料和其组合。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述水性增粘剂选自枞酸型松香、枞酸型松香的丙三醇酯、枞酸型松香的季戊四醇酯、枞酸型松香的甲基酯、海松酸型松香、海松酸型松香的丙三醇酯、海松酸型松香的季戊四醇酯、海松酸型松香的甲基酯、浮油松香、浮油松香的丙三醇酯、浮油松香的季戊四醇酯、浮油松香的甲基酯、所有前述的完全或部分氢化的形式和其掺合物。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述水性增粘剂选自α甲基苯乙烯树脂、聚酰胺粘合剂树脂、多萜树脂、聚合松香、松香酯、苯乙烯化萜烯树脂、增粘剂分散体和萜烯-酚树脂和其掺合物。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的RF-活性聚合物掺合物，其中所述水性增粘剂以从大约10至大约35wt％的量存在。

14.RF活性聚合物掺合物，其包括：

从大约45至大约60wt％的基础聚合物，所述基础聚合物包括：

i.从大约25至大约45wt％的丙烯酸2-乙基己酯；

ii.从大约45至大约75wt％的甲基丙烯酸甲酯；

iii.从大约1至大约5wt％的甲基丙烯酸；和

iv.从大约0.1至大约3wt％的丙烯酸；

从大约15至大约40wt％的聚乙二醇增塑剂，所述增塑剂具有100-1500的分子量；和

从大约15至大约25wt％的水性增粘剂分散体。

15.根据权利要求14所述的RF活性聚合物掺合物，其包括：

从大约46至大约58wt％的所述基础聚合物；

从大约20至大约37wt％的聚乙二醇；

从大约17至大约23wt％的所述水性增粘剂分散体。

16.根据权利要求14-15中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述聚乙二醇具有从大约150至大约1300的分子量。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述聚乙二醇具有从大约200至大约1000的分子量。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其包括：

从大约47至大约57wt％的所述基础聚合物；

从大约24至大约35wt％的聚乙二醇；和

从大约18至大约22wt％的所述水性增粘剂分散体。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的RF活性聚合物掺合物，其中所述基础聚合物包括：

从大约30至大约40wt％的丙烯酸2乙基己酯；

从大约60至大约65wt％的甲基丙烯酸甲酯；

从大约1至大约3wt％的甲基丙烯酸；和

从大约0.1至大约2wt％的丙烯酸。

20.粘合剂组合物，其包括：

乳状液基础共聚物，其展现高于25℃的玻璃化转变温度Tg和从大约10,000道尔顿至大约500,000道尔顿范围内的重均分子量；

用于这样的共聚物的增塑剂，其展现低于40℃的熔点；和

高软化点的增粘剂。

21.活化RF活性粘合剂的方法，其包括：

提供包括下述的RF活性聚合物掺合物：

i.从大约45至大约65wt％的丙烯酸聚合物；

ii.从大约5至大约50wt％的乙二醇增塑剂；和

iii.从大约5至大约40wt％的水性增粘剂分散体；

施加所述RF活性聚合物掺合物至大体上平的基底；

提供包括至少两个大体上线性的电极的RF发生器；

使所述大体上平的基底在由所述RF发生器产生的RF能场中定向。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述大体上平的基底大体上平行于所述至少两个大体上线性的电极定向。

23.权利要求21-22中任一项所述的方法，其中所述大体上平的基底大体上垂直于所述至少两个大体上线性的电极定向。