CN114585705A - 聚烯烃类层压粘着剂组合物和可回收的层压物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于生产可机械回收的材料的聚烯烃类层压粘着剂组合物，所述粘着剂组合物包括以下的混合物：(a)至少一种饱和聚烯烃多元醇；以及(b)至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物；用于生产上述粘着剂组合物的方法；可机械回收的多层层压物，其包括：(A)至少一个第一薄膜衬底层；(B)至少一个第二薄膜衬底层；以及(C)至少一个上述聚烯烃类层压粘着剂组合物层；其中所述至少一个第一薄膜衬底层经由所述粘着剂组合物层粘结到所述至少一个第二薄膜衬底层；用于生产上述可机械回收的多层层压物的方法；以及由上述可机械回收的多层层压物制造的包装制品。

Description

聚烯烃类层压粘着剂组合物和可回收的层压物
技术领域
本发明涉及一种可回收的层压物；且更特定地说，本发明涉及一种可机械回收的多层层压包装材料，其包括适用于生产能够通过机械构件回收的层压物的聚烯烃类层压粘着剂组合物。
背景技术
随着塑料生产能力和全球消耗不断增加，由塑料废弃物造成的对生态系统的累积和无法挽回的损害成为公众广泛已知的日益关注问题。软包装业是由塑料制品主要占据的主要领域之一。因此，薄膜制造商、包装加工商和品牌拥有者皆迫切地寻求减少或更理想地消除塑料污染的途径。在所有解决此塑料挑战的方法中，出现了发展新式可回收塑料作为可持续方案。包装加工商目前正在启动以可回收/可堆肥包装设计为目标的计划。品牌拥有者也计划在接下来几年开始获得100％可回收或可堆肥包装用于其产品。可回收塑料将在接下来年份里继续成为销量增长市场。因此，行业中，尤其包装行业中所需的是研发关于可回收包装材料的新颖技术。
传统软包装设计是基于层压由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双轴定向聚丙烯(BOPP)、金属化PET或定向聚丙烯(OPP)、铝箔、尼龙(Nylon)/聚酰亚胺等的不同材料构成的各种功能层，与例如低密度聚乙烯(LDPE)、可密封OPP等的可密封层。归因于将不同材料层压在一起，所产生的软包装材料变得不可回收，这是因为迄今为止，仍无经济实用且技术上高效的方法来分离不同薄膜层并单独回收各薄膜材料。
迄今为止，所使用的常规层压粘着剂包括丙烯酸类粘着剂或聚氨基甲酸酯类粘着剂。使用此类常规粘着剂层压不同聚烯烃薄膜的组合(例如HDPE和LEPE；BOPE和LDPE；BOPP和LDPE；BOPP和BOPP等的组合)将使回收所得包装成为对行业的挑战，此部分地归因于所使用的层压粘着剂在粘着剂的骨干化学特性方面与聚烯烃不同的事实。且粘着剂通常高度交联，限制了使用易于回收的此类粘着剂来进行传统包装设计的可行性。
多层共挤压为另一种广泛采用的用以制造层压结构的工业方法。然而，关于包装可回收性，具有挑战的是制备含有例如BOPE和BOPP的预定向薄膜的包装材料，因为与挤压相关的高温阶段往往会引起这些预定向薄膜的收缩。另外，当类似金属化薄膜或箔的功能薄膜用于共挤压制造工艺中以形成层压结构时，无法使用或几乎不使用多层共挤压。
如前述，已存在若干公开粘着剂组合物的现有技术参照案。举例来说，美国专利第6,077,925号；第US9822289B2号；第US7976951B2号；以及第US6348123B1号；以及美国专利申请公开案第US20180201815A1号；第US20170321095A1号；以及第US20180355092A1号公开具有特定组分的各种粘着剂组合物、用于制备此类组合物的方法，且一些组合物已知用作各种最终用途的层压粘着剂。然而，迄今为止，上述现有技术参照案中无一者已解决如何提供具有利用聚烯烃类粘着剂层压的聚烯烃薄膜的可回收的包装材料的问题。所有上述专利均公开新颖薄膜和结构，但现有技术中无一者公开或强调可回收的结构。
因此，期望提供一种通过利用聚烯烃类层压粘着剂层压耐热聚烯烃薄膜(例如HDPE、BOPE、BOPP、金属化BOPE和金属化BOPP)与可热密封薄膜(例如LDPE)来制造易于机械回收的聚烯烃类包装材料的方案。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及一种可机械回收的多层层压物，且特定地说，涉及一种用于制造层压包装材料的层压物，所述层压物包括适用于生产层压物的聚烯烃类层压粘着剂组合物，其中所述层压物能够通过机械构件回收。
在另一实施例中，本发明涉及一种可机械回收的多层层压包装材料，其包括以下层：
(a)至少一个第一薄膜衬底层；
(b)至少一个第二薄膜衬底层；以及
(c)至少一个聚烯烃类层压粘着剂组合物层；
其中用于生产可机械回收的材料的聚烯烃类层压粘着剂组合物包括以下组分的混合物：
(i)至少一种聚烯烃多元醇；以及
(ii)至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物；
其中所述粘着剂组合物层安置于所述至少一个第一薄膜衬底层(组件(a))和所述至少一个第二薄膜衬底层(组件(b))中的至少一层的表面上，以将层(a)和(b)粘结在一起；且
其中所述至少一个第一薄膜衬底层经由所述粘着剂组合物层粘结到所述至少一个第二薄膜衬底层。
在另一实施例中，本发明包括一种用于生产上述可机械回收的多层层压包装材料的方法；其中可机械回收的多层层压包装材料能够通过机械构件回收。
在又一实施例中，本发明包括使用上述可机械回收的多层层压包装材料制造的可机械回收的多层层压包装制品；其中可机械回收的多层层压包装制品能够通过机械构件回收。
在甚至另一实施例中，本发明包括一种用于生产上述可机械回收的多层层压可回收的包装制品的方法。
附图说明
图1为经剥离层压物样品的代表性傅立叶变换红外光谱(Fourier-transforminfrared spectroscopy，FTIR)光谱(在45℃下固化14天之后)的图形说明，且展示与HDPE薄膜的光谱相比的各种固化粘着剂。FTIR用于鉴别粘着材料是否类似于聚烯烃薄膜；粘着材料是否与聚烯烃薄膜相容；以及由粘着材料和聚烯烃薄膜制造的层压物是否通过机械构件可回收。在图1中，标绘相对于波长(cm-1)的吸光度(或缩写为“abs”)。
图2为两个曲线的图形说明，每一曲线标绘复数粘度(帕.秒)与角频率(弧度/秒)。图2展示不具有粘着剂的纯(原始)样品与在重塑后具有粘着剂的本发明样品间的比较。
图3为两个曲线的图形说明，每一曲线标绘热流(W/g)与温度(℃)。图3展示不具有粘着剂的纯(原始)样品与在重塑后具有粘着剂的本发明样品间的比较。
图4为经剥离层压物样品的代表性FTIR光谱的图形说明，其展示不具有粘着剂的纯(原始)样品与在重塑后具有粘着剂的本发明样品间的比较。
具体实施方式
本文中的“聚烯烃多元醇”意指羟基封端的聚烯烃，其包括直链分子、支链分子和其混合物。聚烯烃多元醇也可为二羟基官能的、多羟基官能的或其混合物。
关于使用过的包装材料，“可机械回收性”意指直接回收使用过的由多层层压薄膜结构制造的包装材料的能力；其中回收以机械方式进行，以使回收材料再成薄膜而不必：(1)预分离多层层压薄膜的各种薄膜层；(2)预清洗存在于回收材料中的残余粘着剂；以及(3)向用于形成回收材料多层层压薄膜结构的粘着剂添加增容剂。
如在本说明书通篇中所用，除非上下文另外明确指出，否则下面给出的缩写具有以下含义：“＝”意指“等于”；@意指“在”；“<”意指“小于”；“>”意指“大于”；“≤”意指“小于或等于”；“≥”意指“大于或等于”；g＝克；mg＝毫克；kg＝千克；kg/m3＝每立方米的千克数；kwz功率＝千瓦功率；rpm＝每分钟转数；L＝升；mL＝毫升；g/L＝每升的克数；Mw＝质量分子量；m＝米；m/min＝每分钟的米数；μm＝微米；μL＝微升；mm＝毫米；cm＝厘米；min＝分钟；s＝秒；hr＝小时；mm/min＝每分钟的毫米数；rad/s＝每秒的弧度；lb/rm＝每令的磅数；℃＝摄氏度；mPa.s＝毫帕斯卡-秒；kPa＝千帕斯卡；Pa.s/m2＝每平方米的帕斯卡-秒；dtex或Decitex＝每10,000米的克数；N＝牛顿；cN＝百分之一牛顿；mm2＝平方毫米；mg KOH/g＝以每克多元醇的氢氧化钾毫克数为单位的羟基值；cells/mm2是以每平方毫米的胞室数为单位的孔密度值；％＝百分比，体积％＝体积百分比；以及重量％＝重量百分比。
除非另外指明，否则本文中所陈述的所有百分比均为重量百分比(重量％)。
除非另外规定，否则温度以摄氏度(℃)为单位，且“环境温度”意指20℃与25℃之间。
在一个广泛实施例中，本发明的多层层压结构包括通过粘着剂组合物或调配物层粘附在一起的至少两个薄膜层衬底的组合。
举例来说，多层层压产品包括：(a)例如HDPE、BOPP或BOPE的第一耐热薄膜衬底；(b)例如LDPE的第二可热密封薄膜衬底；以及(c)下文所描述的用于粘结层(a)和(b)的聚烯烃类层压粘着剂组合物层。必要时，一个或多个其它任选的薄膜衬底可用于制造上述多层层压结构。
本发明的第一层，组件(a)，可包括一个或多个例如HDPE、MDPE、BOPP、BOPE和其混合物的层。在一个优选实施例中，第一层可包括例如HDPE、BOPP和BOPE。
用于形成本发明的可回收多层层压产品的第一薄膜层的厚度可为，例如，在一个实施例中25μm到150μm，在另一实施例中30μm到100μm且在再一实施例中35μm到75μm。
本发明的第二薄膜层，组件(b)可包括一个或多个例如LDPE、CPP、可密封OPP和其混合物的层。
用于形成本发明的可回收多层层压产品的第二薄膜层的厚度可为，例如，在一个实施例中20μm到100μm、在另一实施例中25μm到75μm且在再一实施例中30μm到60μm。
在一个广泛实施例中，本发明包括用于生产可机械回收的层压包装材料的聚烯烃类层压粘着剂组合物。用于分别粘结第一和第二薄膜层(组件(a)和(b))的粘着剂组合物层(组件(c))包括至少一个聚烯烃类层压粘着剂组合物层；其中用于生产可机械回收的材料的聚烯烃类层压粘着剂组合物包括以下的混合物：(i)至少一种聚烯烃多元醇；以及(ii)至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物。
粘着剂组合物包括例如以下的反应性混合物：(i)至少一种聚烯烃多元醇和(ii)至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物。如果需要，可将其它任选的组分(iii)添加到粘着剂组合物中。举例来说，任选的组分可包括二聚体脂肪二醇、催化剂和其它添加剂，例如润湿剂、粘着促进剂等。
用于制造适用于本发明的聚烯烃类层压粘着剂组合物的聚烯烃多元醇，组分(i)，可包括一种或多种聚烯烃多元醇。举例来说，聚烯烃多元醇，上述聚烯烃类层压粘着剂组合物的组分(i)，可包括具有以下通用化学结构(I)的聚烯烃多元醇：
Figure BDA0003603535500000061
在上述结构(I)中，m可为0到15；n可为1到40；p可为0到1；且q可为1到40。另外，上述结构(I)的聚烯烃多元醇在一个通用实施例中具有≥2的官能度；且在一个通用实施例中分子量为500到7,000。
与已知层压粘着剂相比，本发明的聚烯烃类层压粘着剂具有若干优点，包括例如，所述粘着剂：(1)在不进行薄膜分离步骤的情况下允许层压包装材料可机械回收；(2)相比于传统聚氨基甲酸酯粘着剂(例如聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合)，具有显著较低红外线(IR)吸光度(其类似于聚烯烃材料)；(3)具有良好粘着性能，无论是无水粘结强度还是耐化学性方面，此允许所构造的可回收包装用于热填充中等性能应用；(4)可通过无溶剂工艺或基于溶剂的工艺施加以额外溶剂；以及(5)通过在BOPP/LDPE和BOPE/LDPE结构中修改印刷，可避免过度印刷清漆(OPV)，从而保护包装上的油墨，其使得印刷信息与直接印刷一样清晰，但直接印刷需要OPV。
具有上述结构(I)的聚烯烃多元醇包括例如羟基封端的饱和聚丁二烯、羟基封端的聚乙烯、羟基封端的聚丙烯、羟基封端的饱和烃以及其混合物。上述聚烯烃多元醇中的两种或更多种可用于混合物中，其中羟基官能基为至少2个和以上。
在一个优选实施例中，聚烯烃多元醇可包括具有上述通用化学结构(I)的市售化合物，包括例如具有不同分子量的饱和聚丁二烯多元醇，例如KRASOL HLBH-P2000和KRASOLHLBH-P 3000(可购自道达尔(Total))和KRATON LIQUID L-2203(可购自科腾(Kraton))；以及其混合物。
另外，上述结构(I)的聚烯烃多元醇在一个通用实施例中具有≥2的官能度；在另一实施例中具有≥2到10的官能度；且在再一实施例中具有≥2到5的官能度。此外，上述结构(I)的聚烯烃多元醇的分子量在一个通用实施例中为500到7,000；在另一实施例中为1,000到5,000；在另一实施例中为1,100到4,000；且在又一实施例中为1,500到3,000。
用于制造本发明的聚烯烃类层压粘着剂组合物的聚烯烃多元醇的量以粘着剂组合物中化合物的总量计可为，例如，在一个实施例中10重量％到95重量％，在另一实施例中40重量％到90重量％，且在再一实施例中60重量％到80重量％。
用于制造本发明的聚烯烃类层压粘着剂组合物的脂肪族多官能异氰酸酯组分(b)可包括例如一种或多种脂肪族多官能异氰酸酯化合物。举例来说，脂肪族多官能异氰酸酯可为六亚甲基二异腈酸酯(HDI)二聚体或三聚体；4,4-亚甲基双(异氰酸环己酯(HMDI)二聚体或三聚体；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)二聚体或三聚体；或其混合物。在其它实施例中，在一个实施例中碳原子在6到40范围内，在另一实施例中为6到22且在再一实施例中为6到18的脂肪族多官能异氰酸酯也可用于本发明中。
在一个优选实施例中，脂肪族多官能异氰酸酯可包括例如HDI三聚体。在另一优选实施例中，脂肪族多官能异氰酸酯可包括市售化合物，例如MOR-FREE TM C-33(可购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))。
用于制造本发明的聚烯烃类层压粘着剂组合物的脂肪族多官能异氰酸酯的量以粘着剂组合物中化合物的总量计可为，例如，在一个实施例中5重量％到40重量％，在另一实施例中8重量％到30重量％，且在再一实施例中10重量％到25重量％。
通常选择聚异氰酸酯和多元醇的各别量以使得存在较小过量的异氰酸酯(NCO)基团。通常，组分(a)和(b)的量呈以下化学计量比例(摩尔比例)：异氰酸酯(NCO)基团比羟基(OH)基团(NCO比OH)，在一个实施例中为1.7到1.0的NCO比1OH；在另一实施例中为1.5到1.0的NCO比1OH；在一实施例中为1.4到1.0的NCO比1OH；以及在又一实施例中为1.4到1.0的NCO比1OH。
具有上述通用化学结构(I)的多元醇可任选地与其它任选的化合物组合。其它任选的化合物包括，例如但不限于饱和脂肪二聚体二醇或三醇，例如PRIPOLTM 2030或DEVTM1242，或其混合物。以重量百分比(wt％)为单位的总调配物中另一任选的化合物的装载量在一个实施例中可为例如0重量％到30重量％，在另一实施例中为0重量％到20重量％，且在再一实施例中可为0重量％到10重量％。
用于将第一和第二层粘结在一起以形成本发明的可回收多层层压产品的粘着层的厚度在一个实施例中可为，例如，0.5μm到5μm，在另一个实施例中可为1μm到4μm，且在再一个实施例中可为1.5μm到3μm。
本发明的多层层压结构通过将上述粘着剂组合物施加到耐热薄膜衬底表面的至少一部分上以在薄膜衬底表面上形成粘着层来生产。粘着剂组合物的施加可通过施加粘着剂组合物或调配物的本领域中已知的常规手段进行。举例来说，可使用常规设备和工艺施加粘着剂组合物，例如用于无溶剂组合物的无溶剂热辊层压机、基于溶剂的Gravure辊层压机和用于含溶剂的组合物的基于溶剂的FLEXO层压机。
在一个通用实施例中，用于生产多层层压产品的工艺包括，例如，以下步骤：
(I)提供：(a)第一薄膜衬底，(b)第二薄膜衬底；以及(c)粘着剂组合物；
(II)将粘着剂组合物施加到第一耐热薄膜衬底的表面的至少一部分和/或第二薄膜衬底的表面的至少一部分，以在第一薄膜衬底与第二薄膜衬底之间形成粘着层；
(III)在层压下组合第一和第二薄膜衬底与粘着层，使足以形成多层层压结构；以及
(IV)固化步骤(III)的结构，形成多层层压结构。举例来说，在一个实施例中，固化温度可为室温(约25℃)到40℃。
如通常在常规层压工艺中进行，通过用电晕处理器处理聚烯烃薄膜进行步骤(I)，其中在一个实施例中，功率在1kwz功率到3kwz功率范围内，且在另一个实施例中，功率在1.5kwz功率到2.5kwz功率范围内。
所述工艺的步骤(II)包括将粘着剂组合物施加到第一耐热薄膜衬底的表面的至少一部分和/或第二薄膜衬底的表面的至少一部分，以在第一薄膜衬底与第二薄膜衬底之间形成粘着层。粘着剂组合物的施加可例如在一个实施例中40℃到80℃、在另一实施例中50℃到70℃且在再一实施例中60℃到65℃的温度下进行。如果温度低于40℃，那么粘着剂组合物的粘度过高而无法进行处理。如果温度>80℃，那么粘着剂组合物适用期较短(例如<1小时)且可发生聚烯烃薄膜收缩。
上述工艺的步骤(III)通过以下方式进行：在层压下将第一和第二薄膜衬底与粘着层组合在一起，足以在将粘着剂涂布于第一薄膜和/或第二薄膜上且使两个薄膜接触在一起之后形成多层层压结构。在60℃下将两个薄膜层压在一起以形成层压结构，其中典型的轧辊压力在一个实施例中为15米/分钟到310米/分钟，在另一实施例中20米/分钟到150米/分钟，且在再一实施例中30米/分钟到100米/分钟。
在步骤(IV)中，在一个实施例中，来自步骤(III)的多层薄膜结构可在室温下固化14天，在另一实施例中在40℃的温度下固化7天，或在粘着层中存在催化剂的情况下在40℃的温度下固化＜4天。层压结构的固化温度在一个实施例中可为20℃到50℃，在另一实施例中为25℃到45℃，且在再一实施例中可为30℃到45℃。
一些由根据上述工艺生产的所得多层层压产品所呈现的有利特性可包括，例如，层压物可：(1)回收；以及(2)用于中等性能食品包装应用。
举例来说，多层层压结构的可回收特性在一个实施例中可为50％到100％；在另一实施例中为70％到100％，且在再一实施例中可为90％到100％。本发明的层压结构的“可回收”特性可通过层压物的特性测量，所述特性包括例如，所述层压物的：(1)机械特性(例如拉力模数)、(2)热特性(例如差示扫描量热法[DCS])和动态机械光谱法[DMS])、(3)流变特性(例如复数粘度)、和(4)IR吸光特性，通过将相同特性与现有技术的层压结构的那些特性比较。存在于回收材料的多层层压结构中的薄膜的其它特性，例如透明度和凝胶含量，可视需要通过显微法测量，以进一步确定层压薄膜结构的可回收性。
一种生产用于制造可机械回收的层压多层包装产品的聚烯烃类层压粘着剂组合物的方法的广泛实施例包括，例如，简单充分地混合：(a)上述聚烯烃多元醇；(b)上述脂肪族多官能异氰酸酯；以及(c)任何任选的成分，以形成粘着剂混合物，所述粘着剂混合物可经由常规用于制造混合物的混合设备和技术来加工。
组分(a)-(c)例如在一个实施例中在20℃到80℃、在另一实施例中30℃到75℃和在再一实施例中50℃到70℃的温度下混合。低于20℃的温度，组合物的粘度将过高，且高粘度将导致组分(a)-(c)的较低混合效率；且高于80℃的温度为过高温度，其将导致粘着剂组合物适用期较短(例如<1小时)。
视需要，在制造聚烯烃类层压粘着剂组合物的工艺中，所述工艺可包括一个或多个任选的步骤。举例来说，一个任选的步骤可包括用顶置式分批混合器混合组合物以形成批料，或在泵送组合物期间于喷嘴中连续混合组合物。
在聚烯烃类层压粘着剂组合物根据上述方法制造后，所得粘着剂组合物可用于制备可机械回收的层压多层包装制品或产品。一些由根据上述工艺生产的所得层压粘着剂组合物所呈现的有利特性可包括，例如，所述粘着剂：(1)具有较低IR光吸收；(2)对聚烯烃薄膜具有良好粘着性能和良好耐化学性；(3)可通过无溶剂或基于溶剂的工艺施加；以及(4)用于形成具有良好外观的层压薄膜。
举例来说，在一个实施例中，在65℃下的粘着剂组合物的混合粘度<5,000毫帕.秒，在另一实施例中<3,500毫帕.秒，且在再一实施例中<2,500毫帕.秒。在又一实施例中，在65℃下粘着剂组合物的粘度可为1,500毫帕.秒到2,500毫帕.秒。如果组合物的粘度高于5,000毫帕.秒，那么使用此类组合物的涂布工艺难以在无溶剂工艺中进行。
举例来说，粘着剂组合物的粘着性能特性可通过测量组合物的T剥离粘结强度来测量。举例来说，在具有200N负载单元的英斯特朗(Instron)拉力测试器上，以250毫米/分钟的速率在层压物样品的25mm条带上测量T剥离粘结强度。对各层压物样品测试三个条带，且记录高粘结强度和平均粘结强度以及失效模式。在薄膜撕裂和薄膜拉伸的情况下，报道高值。在其它失效模式下，报道平均T剥离粘结强度。典型失效模式包括：“AF”粘着剂失效(一次粘着)，“AT”粘着剂转移(二次粘着)，“AS”粘着剂破裂(粘着剂的内聚失效)，“FT”薄膜撕裂(破坏粘结)，“FS”薄膜拉伸(破坏粘结)，和“MT”金属转移。
聚烯烃多元醇和脂肪族异氰酸酯固化系统用于生产如上文所描述的可回收多层层压产品。聚烯烃多元醇和脂肪族异氰酸酯固化系统也可用于表面上方印刷，用于可回收包装的清漆用于额外包装性能，例如光泽度、耐磨性、耐热性、油墨保护，应用于近IR检测等。
实例
呈现以下实例以进一步详细说明本发明，但不应将其理解为限制权利要求书的范围。除非另有指示，否则所有份数和百分比均以重量计。
本发明实例(Inv.Ex.)和比较实例(Comp.Ex.)中所用的各种成分、组分、添加剂或原材料描述于表I中：
表I-原材料
Figure BDA0003603535500000121
粘着剂调配物
根据表II和表III中所详述的配方制备聚烯烃类粘着剂调配物(本发明实例1-5)和传统聚醚/聚酯类粘着剂调配物(比较实例A-D)。上述调配物的特性也列于表II和III中。
表II-聚烯烃类粘着剂调配物配方和特性
Figure BDA0003603535500000131
表III-聚醚/聚酯类粘着剂调配物配方和特性
Figure BDA0003603535500000132
用于制备层压物的通用程序
使用油加热辊式手动层压机(oil heated roll hand laminator)来制备层压物，其中将夹压温度设定为150℉，在运行速度下设定为约20ft/min(0.1m/s)。涂层重量调节为2.0磅/令到2.2磅/令(3.3g/m2-3.6g/m2)。通过逐层薄片约12×10平方英寸(0.075m2)涂布区域制备层压物。使用迈耶棒(Meyer rod)#3将粘着剂涂布于一级薄膜上且随后在90℃烘箱中完全干燥3分钟到5分钟。通过油加热手动层压机在约40PSI(276kPa)压力下将经涂布的底漆薄膜层压到第二薄膜上。在45℃下使形成的层压物固化2周。在1天、7天和14天之后测试粘结强度。尤其评估聚烯烃薄膜，包括HDPE/GF-19；BOPE/GF-19；以及BOPP/BOPP结构。
在本发明实例3中，也使用Nordmeccanica LaboCombi中试层压机进行层压工艺。首先将不具有溶剂的调配物施加到一级薄膜(在此特定情形下为BOPE)，随后用二级薄膜层压一级薄膜(GF-19)。涂层重量在典型无溶剂层压粘着剂的施加范围内维持在1.17磅/令(1.90g/m2)。使所形成的层压物样品在45℃下固化2周。在1天、7天和14天之后测试粘结强度。
性能评估
T剥离粘结强度
在具有200N负载单元的英斯特朗拉力测试器上，以10英寸/分钟(250毫米/分钟)的速率在1英寸(25mm)条带上测量T剥离粘结强度。测试各层压物的三个条带，且记录高强度和平均强度以及失效模式。在薄膜撕裂和薄膜拉伸的情况下，报道高值且在其它失效模式中，报道平均T剥离粘结强度。典型失效模式包括：
AF＝粘着剂失效(一次粘着)；
AT＝粘着剂转移(二次粘着)；
AS＝粘着剂破裂(粘着剂的内聚失效)；
FT＝薄膜撕裂(衬底拉伸或失效)；
DL＝分层；以及
TL＝隧穿。
层压物的可煮袋测试
使层压物经受可煮袋测试且如下进行测试：使固化的层压物(9英寸×11英寸)(0.062m2)交叠以形成双层，使得一个层的PE薄膜与另一层的PE薄膜接触。随后用切纸器修整边缘，获得约5英寸×7英寸(0.022m2)的交叠片。随后热封边缘，形成内部尺寸为4英寸×6英寸(0.015m2)的小袋。随后经由打开的边缘向小袋中填充100mL 1/1/1酱(等重量份番茄酱、醋和植物油的共混物)。在填充之后，以使小袋内侧的空气滞留最小化的方式将小袋密封。随后小心地将填充小袋置放于沸水中且保持浸没于水中30分钟或60分钟。当完成时，将隧穿、分层或泄漏的程度与经标记的先前存在的缺陷进行比较。随后清空袋，且自小袋切割至少三个1英寸(25mm)宽条带，且尽快地测量T剥离粘结强度。
层压物的化学老化测试
对层压物进行化学老化测试且如下进行测试：由如上文所描述的HDPE/GF-19或BOPE/GF-19制造层压物。将9英寸×12英寸(23cm×30.5cm)层压物薄片中的一者交叠以得到约9英寸×6英寸(23cm×15.3cm)的双层，使得一个层的聚合物薄膜与另一层的聚合物薄膜接触。在切纸器上修整边缘，得到约5英寸×7英寸(12.7cm×17.8cm)的交叠片。在边缘热封两条长边和一条短边，得到内部尺寸为4英寸×6英寸(10.2cm×15.2cm)的成品小袋。在350℉(177℃)下在40PSI(276kPa)液压下热密封1秒。针对各测试制得两个或三个小袋。用25mL 1:1:1酱(等重量份番茄酱、醋和植物油的共混物)经由打开的边缘填充小袋。避免将填充物溅到热密封区域，因为这可能导致热密封在测试期间失效。在填充之后，以使小袋内部滞留的空气减到最少的方式将小袋顶部密封。
检查小袋的所有四条边上的密封完整性以确保在密封时没有会导致小袋在测试期间泄漏的缺陷。丢弃并替换任何有缺陷的小袋。在一些情况下，标记层压物中的缺陷以鉴别在测试期间是否会产生新的额外缺陷。随后将以1:1:1比率含不同酱的小袋置放于设定在50℃下的对流烘箱中100小时。在老化之后移除小袋且将隧穿、起泡、分层或泄漏的程度与经标记的先前存在的缺陷中的任一者进行比较。记录观测结果。将小袋切开，倒空，并用肥皂和水冲洗。自小袋切割一个或多个一英寸(2.54cm)条带，且根据先前所述的标准粘结强度测试来测量层压粘结强度。这是在移除小袋内容物之后尽可能快地完成的。检查小袋的内部且记录任何其它可见缺陷。
粘结强度和产品抗性
所制备的层压物的粘结性能和产品抗性特性概述于表IV、V和VI中。在以下表IV、V和VI中，“NC”表示“未固化”；且“NM”表示“未测量”或“不可测量”。
表IV-层压结构的粘着性能：HDPE/粘着剂/LDPE(N/2.54cm)
Figure BDA0003603535500000161
表V-层压结构的粘着性能：BOPE/粘着剂/LDPE(N/2.54cm)
Figure BDA0003603535500000162
表V的注释：*此实例经由拉布康比机(LaboCombi)(一种中试层压机)使用无溶剂工艺来制备。
表VI-层压结构的粘着性能：BOPP/粘着剂/BOPP(N/2.54cm)
Figure BDA0003603535500000171
比较BOPE/LDPE薄膜的层压结构的可回收性
可回收性通过以下方式评估：重塑BOPE/本发明实例3粘着剂/LDPE的层压结构(本发明实例3)，且将本发明实例3的重塑材料与BOPE/LDPE的双层结构进行比较。通过Haake重塑，接着将材料压缩到1mm厚度的薄片来进行评估。
在Haake碗混合和压缩薄片模制层压薄膜和对照裸薄膜程序之前；使用以下通用工艺设备和工艺条件：
设备
使用配备有具有25％GF特富龙衬套(GF Teflon bushing)和凸轮式转子的HaakeRheomix 3000混合器的RS5000。混合器附接到RS5000转矩流变仪驱动单元且通过“系统5”(经设计以操作RS5000驱动的基于PC的控制/数据获取软件)控制。
使用具有114mm×114mm×0.89mm凹槽、四个特富龙薄片和两个镜板的卡弗液压压缩机(Carver Hydraulic Compressor)。
运行条件
在160℃的温度下且在5rpm到最多20rpm的混合速度下，在经加热的混合器中熔融共混聚合物样品，但改变混合速度以保持混合物低于180℃持续5分钟。在顶部包括氮气吹扫区块以限制硫氧化。混合物的总混合时间为20分钟到25分钟。
在160℃下以5rpm混合器速度运行时，向经加热的混合器中添加125g薄膜样品。通过分隔熔融和区块热电偶配置，使用碗区2样品熔融热电偶来控制温度；且通过区块热电偶控制区1和区3。将样品自加热混合器移出且在13,7895kPa下在卡弗液压机的冷压板上快速冷却约3分钟。
在卡弗压机(Carver press)中在以下条件下从15g到16g Haake重塑样品制备压缩薄片样品：(1)压机温度在114mm×114mm×0.89mm凹槽中为188℃；(2)前3分钟样品在卡弗压机的加热压板(压板编号1和2)中；(3)在3分钟后，将样品移动到卡弗压机的下层压板(压板编号3和4)；且(4)随后，将样品冷却到20℃持续3分钟。在上述工艺中，不期望在薄片上形成气泡。期望所得薄片薄于3.18mm。
结果指示，在BOPE和LDPE与本发明实例3的粘着剂一起层压之后，机械特性无显著变化，其预先鉴别新的层压结构的可回收性。
表VII描述具有本发明实例3的粘着剂的BOPE和LDPE的层压结构的经测量机械特性的结果且比较BOPE和LDPE的共混物的特性。
表VII-层压结构的机械特性
Figure BDA0003603535500000181

Claims (10)

1.一种用于生产可机械回收的材料的聚烯烃类层压粘着剂组合物，所述粘着剂组合物包含以下的混合物：
(a)至少一种饱和聚烯烃多元醇；以及
(b)至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种饱和聚烯烃多元醇，即组分(a)，为饱和多元醇与另一种不同的多元醇的共混物。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种饱和聚烯烃多元醇，即组分(a)的浓度为70重量％到85重量％；且其中所述至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物，即组分(b)的浓度为10重量％到30重量％。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少具有一种饱和聚烯烃为饱和多元醇羟基封端的聚烯烃。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物为六亚甲基二异腈酸酯二聚体、六亚甲基二异腈酸酯三聚体和其混合物。
6.一种用于生产聚烯烃类层压粘着剂组合物的方法，其包含混合：(a)至少一种饱和聚烯烃多元醇；以及(b)至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物。
7.一种可机械回收的多层层压物，其包含：
(A)至少一个第一薄膜衬底层；
(B)至少一个第二薄膜衬底层；以及
(C)至少一个聚烯烃类层压粘着剂组合物层；
其中所述用于生产可机械回收的材料的聚烯烃类层压粘着剂组合物包括以下的混合物：
(a)至少一种饱和聚烯烃多元醇；以及
(b)至少一种脂肪族多官能异氰酸酯化合物；
其中所述粘着剂组合物层安置于所述至少一个第一薄膜衬底层，即组件(A)和所述至少一个第二薄膜衬底层，即组件(B)中的至少一层的表面上，以将层(A)和(B)粘结在一起；且
其中所述至少一个第一薄膜衬底层经由所述粘着剂组合物层粘结到所述至少一个第二薄膜衬底层。
8.根据权利要求7所述的层压物，其包含可机械回收的包装层压材料。
9.一种可机械回收的包装制品，其由根据权利要求7所述的层压物制造。
10.一种用于生产可机械回收的多层层压物的方法，其包含以下步骤：
(I)提供：(A)至少一个第一薄膜衬底层；(B)至少一个第二薄膜衬底层；以及(C)至少一种聚烯烃类层压粘着剂组合物；
(II)将来自步骤(I)的所述至少一种粘着剂组合物施加到步骤(I)的所述第一薄膜衬底层和所述第二薄膜衬底层中的至少一层的表面的至少一部分上，以形成粘着层；
(III)通过层压使所述第一薄膜衬底和所述第二薄膜衬底与所述粘着层组合在一起，足以形成多层层压结构；以及
(IV)固化步骤(III)的所述结构以形成可机械回收的多层层压物。
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