具体实施方式

根据本发明的实施例，热熔性粘合剂组合物是可堆肥的，并且包含聚丙交酯均聚物或共聚物；磺化共聚酯；以及增塑剂。

所述聚丙交酯均聚物或共聚物选自由以下组成的组：聚乳酸；和内酯、优选乙交酯和己内酯的共聚物。在优选的实施例中，所述聚丙交酯均聚物或共聚物包括聚乳酸、基本上由其组成、或由其组成。在其他实施例中，聚丙交酯均聚物或共聚物具有根据ASTM方法D1238，在210℃下使用2.16kg重量的至少50g/10min、优选至少55g/10min、并且最优选至少60g/10min的熔体指数。聚丙交酯均聚物或共聚物具有根据ASTM方法D1238，在210℃下使用2.16kg重量的至多500g/10min、优选至多200g/10min、更优选至多150g/10min、并且最优选至多100g/10min的熔体指数。

在实施例中，聚丙交酯均聚物或共聚物包含至少20摩尔百分比的丙交酯共聚单体。以下示出聚丙交酯的通用结构：

用于本文的合适的聚丙交酯均聚物或共聚物可以具有在3,000至200,000g/mol的范围内的数均分子量(Mn)。(本文提及的所有分子量均通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯标准物进行测量。)虽然聚(D,L-丙交酯)和内消旋-基本上是无定形的，但聚(L-丙交酯)和聚(D-丙交酯)本质上是结晶的并且具有根据其分子量和立体纯度的186℃的结晶熔点。聚合物可以通过用酸或碱催化剂如PbO、SnCl₂、SnCl₄、ZnCl₂、SbF₅、Sb₂O₃或三乙胺的乳酸的双分子环状酯的开环聚合，使用溶液、沉淀或熔融方法来制备。可替代地，它们可以从亨利化学品公司(Henley Chemicals,Inc.)以商品名商业获得；从聚合物科学公司(Poly Sciences Inc.)或生态化学产品公司(Ecological Chemical Products Company，EcoChem)商业获得。

除了聚(L-丙交酯)的均聚物之外，聚(D-丙交酯)、聚(D,L-丙交酯)和聚(内消旋-丙交酯)也是适用于本文的聚丙交酯均聚物或共聚物，并且也可以通过与其他内酯如乙交酯或己内酯共聚来制备。含有等摩尔量的丙交酯和乙交酯组分的聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)聚合物可从亨利化学品公司作为RG502、503、504、505和506获得，并适用于本文。此外，包含75％丙交酯组分的聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)聚合物(称为RG752、755和756)以及包含85％丙交酯的858聚合物也是合适的。

在一个实施例中，聚丙交酯均聚物或共聚物是衍生自可再生资源的热塑性树脂。优选地，聚丙交酯均聚物或共聚物是无定形的并且具有低熔点。在本发明的实施例中，根据ASTM D792，聚丙交酯均聚物或共聚物的比重在约1.1与约1.5之间、优选在约1.15与约1.4之间、并且最优选在约1.2与约1.3之间。在本发明的实施例中，根据ASTM D3417，聚丙交酯均聚物或共聚物的玻璃化转变温度在约40℃与约70℃之间、优选在约45℃与约65℃之间、并且最优选在约50℃与约60℃之间。在本发明的实施例中，聚丙交酯均聚物或共聚物的熔体指数在210℃下使用2.16kg重量为至少约50g/10min、优选在210℃下使用2.16kg重量为至少约55g/10min、并且最优选在210℃下使用2.16kg重量为至少约60g/10min；并且其至多具有在210℃下使用2.16kg重量为至多约500g/10min、优选在210℃下使用2.16kg重量为至多约200g/10min、更优选在210℃下使用2.16kg重量为至多约150g/10min、并且最优选在210℃下使用2.16kg重量为至多约100g/10min的熔体指数，所有均根据ASTM方法D1238。在本文的所有情况下，当为任何特性或浓度范围的下限提供多个值并且为上限提供多个值时，本发明考虑从任何下限延伸并包括任何下限至任何上限并包括任何上限的任何范围。

示例性的聚丙交酯均聚物或共聚物是Vercet系列树脂，尤其是Vercet A1000，其是从奈琪沃克有限责任公司(Nature Works LLC)可商购的。这是一种从每年可再生资源衍生的热塑性树脂，以颗粒形式获得，并且是一种无定形、低熔点、高流动性树脂。

热熔性粘合剂组合物还包含磺化共聚酯。在本发明的实施例中，根据ASTM D792，磺化共聚酯的比重在约1与约1.5g/cm³之间、优选在约1.1与约1.3g/cm³之间、并且最优选在约1.2与约1.3g/cm³之间。在本发明的实施例中，根据使用DSC的测试(根据ASTM E1356-08)，磺化共聚酯的玻璃化转变温度在约30℃与约70℃之间、优选在约35℃与约60℃之间、并且最优选在约40℃与约50℃之间，其中确定拐点，即在第二热循环期间弯曲(二级转变)的中点。在本发明的实施例中，根据ASTM D5225-14，磺化共聚酯的特性粘度在约0.15dl/g与约0.45dl/g之间、优选在约0.2dl/g与约0.4dl/g之间、并且最优选在约0.25dl/g与约0.35dl/g之间。在本发明的实施例中，磺化共聚酯的酸值为零或至少约0.01mg KOH/g并且优选至少约0.1mg KOH/g，并且至多约10mg KOH/g、优选至多约5mg KOH/g、并且最优选至多约3mg KOH/g。在本发明的实施例中，磺化共聚酯的羟值为零或至少约0.01mg KOH/g并且优选至少约0.1mg KOH/g，并且至多约15mg KOH/g、优选至多约10mg KOH/g、并且最优选至多约5mg KOH/g。在本发明的实施例中，所述磺化共聚酯具有在约20,000g/mol至80,000g/mol之间、优选在约25,000g/mol与60,000g/mol之间、并且最优选在约28,000g/mol与42,000g/mol之间的重均分子量。聚酯的粘度在350°F下优选在1000cP与100,000cP之间、最优选在5000与60,000cP之间。在布氏粘度计中使用#27转子来测量粘度。粘度通常与分子量有关，其中较高的粘度对应于较高的分子量。

根据本发明的实施例，所述磺化共聚酯可以选自在美国专利号6,410,627中描述的那些，所述专利通过引用并入本文。该专利描述了包含以下项的反应产物的缩聚物：

a.至少一种不是磺基单体的双官能二羧酸或相应的甲酯；

b.2至25摩尔百分比的至少一种磺基单体，其包含至少一个附接至芳香族或脂环族核上的金属磺酸盐基团或含氮的非金属磺酸盐基团，以及至少一个选自由以下组成的组的官能团：羟基、羧基和氨基；

c.至少一种双官能反应物，其选自二醇或二醇和具有两个—NRH基团的二胺的混合物，所述二醇含有两个—C(R1)2—OH基团，其中反应物中的R是氢或1至6个碳原子的烷基，并且反应物中的R1是氢原子、1至5个碳原子的烷基、或6至10个碳原子的芳基；

d.0至40摩尔百分比的双官能反应物，其选自具有一个—C(R)2—OH基团的羟基羧酸、具有一个—NRH基团的氨基羧酸、具有一个—C(R)2—OH基团和一个—NRH基团的氨基醇，或者所述双官能反应物的混合物，其中反应物中的R是氢或1至6个碳原子的烷基；以及

e.0至40摩尔百分比的多官能反应物，其含有至少三个选自羟基、羧基及其混合物的官能团，其中多官能反应物的至少一部分含有至少三个羟基，

其中所有阐明的摩尔百分比基于所有含有酸、羟基和氨基的反应物的总和(等于200摩尔百分比)，并且其中聚合物包含含有酸基团的反应物(100摩尔百分比的酸)与含有羟基和氨基的反应物(100摩尔百分比的碱)的比例，使得(当量)EQ(碱)除以(当量)EQ(酸)的值在0.5与2之间。用作本发明热熔性粘合剂组分的聚酯组合物优选包含60至100摩尔百分比的(a)、4至20摩尔百分比的(b)、80至100摩尔百分比的(c)、0至10摩尔百分比的(d)和0至20摩尔百分比的(e)。在本发明的其他更优选的实施例中，聚酯包含60至100摩尔百分比的1,4-环己烷二甲酸；4至20摩尔百分比的5-钠磺基间苯二甲酸或5-钠磺基间苯二甲酸二甲酯；以及80至100摩尔百分比的二乙二醇、新戊二醇或环己烷二甲醇。

根据本发明的实施例，所述磺化共聚酯可以选自在美国专利号4,910,292、4,973,656和4,990,593中描述的那些，所述专利通过引用并入本文。在本发明的还另一个实施例中，磺化共聚酯包括从波士胶公司(Bostik,Inc.)可商购的1831044共聚酯聚合物。基于磺化共聚酯的热熔性粘合剂描述于美国专利号5,750,605中，所述专利通过引用并入本文。示例性的磺化共聚酯还包括从伊士曼化学公司(Eastman Chemical)可商购的Eastman AQ系列固体共聚酯。

在本发明的实施例中，磺化共聚酯是水可分散的。水分散性可以通过树脂在混合后的分散和保持为均匀分散体的能力来测量。此特征可以通过在加热(例如95℃)下将产品与水组合并施加剪切来确定。树脂在加热时首先软化(即它是透明和无定形的，然后当与水混合时变得浑浊且软)。一旦混合完成，如果产品在重力下不沉降或不相分离，则称其为水可分散的。

磺化共聚酯的使用给予了提供一定程度的水敏感性的额外优点，其取决于水性环境的离子强度。因此，可以配制出对使用过程中遇到的离子环境(如暴露于尿布和女性卫生巾中遇到的体液)有足够抵抗力，但在离子强度较低的自来水中仍能分散和/或脱粘的粘合剂。因此，这些粘合剂在构造可堆肥制品中特别有用。

热熔性粘合剂组合物还包含增塑剂。优选地，所述增塑剂是固体增塑剂，其在需要高耐热性的实施例中尤其有用。所述固体增塑剂可以包括苯甲酸酯。所述苯甲酸酯可以选自由以下组成的组：甘油三苯甲酸酯、蔗糖苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯和1,4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯。最优选地，苯甲酸酯包括1,4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯、基本上由其组成或由其组成，其是从伊士曼化学公司可商购的，以商标Benzoflex 352可商购的。使用聚丙交酯均聚物或共聚物的缺陷之一是耐热特性差。已经发现，将固体增塑剂掺入配制品中提供了用作用于热饮料的一次性杯子的粘合剂所需的耐热特性。植物蜡基固体增塑剂也可能是合适的。

在一个实施例中，根据ASTM D7138使用DSC，固体增塑剂具有的熔点在约80℃与约160℃之间、优选在约90℃与约150℃之间、更优选在约100℃与约140℃之间、还更优选在约110℃与约130℃之间、并且最优选在约110℃与约125℃之间。在本发明的实施例中，固体增塑剂的酸值为零或至少约0.001mg KOH/g并且优选至少约0.01mg KOH/g，并且至多约3mgKOH/g、优选至多约1mg KOH/g、并且最优选至多约0.2mg KOH/g。在本发明的实施例中，磺化共聚酯的羟值为零或至少约0.01mg KOH/g并且优选至少约0.1mg KOH/g，并且至多约10mgKOH/g、优选至多约5mg KOH/g、并且最优选至多约3mg KOH/g。

在本发明的实施例中，粘合剂还包含第二增塑剂。所述第二增塑剂选自由以下组成的组：乙二醇、丙二醇和聚乙二醇。具有较低粘度的聚乙二醇(如PEG 400)用于降低粘合剂的粘度。在其中使用固体增塑剂作为第一增塑剂并且需要降低配制品粘度的实施例中，液体增塑剂是特别有利的。根据所希望的配制品粘度，可以使用一系列聚乙二醇。

适用于热熔性粘合剂组合物的其他增塑剂描述于美国专利号5,753,724中，所述专利通过引用并入本文。增塑剂可以改善粘合剂的熔融特性，可以赋予压敏特性，可以扩大粘合剂降低成本，并且可以增加热熔性粘合剂的柔性和熔融特性。与本发明的热熔性粘合剂一起使用的优选增塑剂是可生物降解/可堆肥的增塑剂。此类增塑剂典型地包括含有酯基或脲氨基甲酰基或酰胺基的天然循环油或制造的合成材料。增塑剂典型地具有与粘合剂组合物的其他成分不同的分子量。当使用固体增塑剂作为第一增塑剂并且需要降低配制品的粘度时，使用液体增塑剂，如具有小于约5,000g/mol、优选小于1,000g/mol的分子量的材料，其可为本发明的组合物提供增塑剂特性。用于本发明的增塑剂材料的优选种类包括与本文披露的其他成分相容的天然油脂。用于本发明粘合剂的另一类优选的增塑剂包括酯增塑剂，其典型地通过使芳香族或脂肪族小分子单-、二-或三醇与芳香族或脂肪族酸组合物反应制得。额外的增塑剂的具体实例包括蓖麻油、TegMer 809-PEG 400二-2-乙基己酸酯、Plasthall DBS-癸二酸二丁酯、Plasthall DIBA癸二酸二异丁酯、Santizer 160(其是邻苯二甲酸丁苄酯)、具有约500克/摩尔分子量和低于约25℃熔点的聚己内酯二醇、乙二醇二苯甲酸酯、丙二醇二苯甲酸酯、二乙二醇二苯甲酸酯和二丙二醇二苯甲酸酯。

在本发明的实施例中，粘合剂还包含稳定剂或抗氧化剂。掺入在本发明的热熔性粘合剂组合物中有用的稳定剂/抗氧化剂以帮助保护以上指出的其他成分以及因此总粘合剂体系免受热降解和氧化降解的影响，所述热降解和氧化降解通常在粘合剂的制造和施加期间以及在将最终产品普通暴露于周围环境中发生。抗氧化剂可以包括受阻酚。受阻酚可以选自由以下组成的组：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3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；4,4’-亚甲基双(2,6-二-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(正辛硫基)-1,3,5-三嗪；二-正十八烷基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯；2-(正辛硫基)-乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；以及山梨糖醇六[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。本发明的热熔性粘合剂还可以包含有效量的、优选按重量计从约0.1％至约5％的量的稳定剂和/或抗氧化剂。优选地，将从约0.1％至2％的稳定剂或抗氧化剂掺入组合物中。在可适用的稳定剂中，是受阻酚和多官能酚，如含硫和磷的酚。

聚烯烃成核剂也可以也存在于本发明的粘合剂中。适用于本发明的成核剂通常是称为澄清剂的子类的成核剂，其通常用于聚烯烃添加剂包中以促进快速结晶。合适的材料包括二亚苄基山梨糖醇衍生物，如由美利肯公司(Milliken)供应的Millad 3988和MilladNX8000以及由巴斯夫公司(BASF)生产的Irgaclear D。其他合适的试剂包括芳香族酰胺体系，如由新日本化学公司(New Japan Chemical Company)提供的NJ Star NU-100。如果包含，成核剂通常以按组合物的重量计约0.05％至5％的量存在于粘合剂组合物中，优选使用按重量计约0.1％至2.5％、并且最优选按重量计约0.2％至1.0％。还可以使用两种或更多种成核剂的共混物。例如，还可以使用成核剂和与第一成核剂不同的第二成核剂的共混物。如果希望的话，按重量计从约0.05％至约5％的一种或多种附加的成核剂可以与该第一成核剂共混在一起。成核剂可以直接作为粉末使用，或作为合适的增塑剂的一部分中的浆料使用，或作为合适聚合物母料(如Milliken NX-10)的母料中的组分使用。还可以包括成核包(Nucleation packages)，如US 2015/0299526中描述的那些，以定制热熔性粘合剂的凝固速率和粘结特性。

应当理解的是，可以将其他任选的添加剂结合至本发明的粘合剂组合物中以便改变具体物理特性。这些可以包括例如这样的材料如紫外线(UV)吸收剂、蜡、表面活性剂、惰性着色剂、二氧化钛、荧光剂和填充剂。典型的填充剂包括滑石、碳酸钙、粘土二氧化硅、云母、硅灰石、长石、硅酸铝、氧化铝、水合氧化铝、玻璃微球、陶瓷微球、热塑性微球、重晶石和木粉并且可以以按重量计最高达40％、并且优选按重量计在1％与30％之间的量被包括。

本发明的粘合剂是可堆肥的。如本文所用，在应用于粘合剂时的术语“可堆肥的”是满足以下要求的粘合剂：(1)如通过ASTM D 6400-12定义的分解测试(使用ISO 20200)(84天堆肥暴露)或(2)如通过ASTM D 6400-12定义的好氧生物降解(使用ASTM 5338-15)(在58±2℃下141天)。换句话说，粘合剂将在分解测试条件下在84天内达到最小90％的重量损失，或者根据实例中更详细描述的好氧生物降解测试，将在141天内达到至少90％的碳转化率(基于CO₂产生)。在优选的实施例中，粘合剂满足以下两个要求：(1)如通过ASTM D6400-12定义的分解测试(使用ISO 20200)(84天堆肥暴露)和(2)如通过ASTM D 6400-12定义的好氧生物降解(使用ASTM 5338-15)(在58±2℃下141天)。

已经发现，各种成分的相对量对于粘合剂实现所希望的应用所需的各种特性很重要。已经发现，当粘合剂用于将饮料杯中的两个壁密封在一起时尤其如此，其需要耐热性、在宽温度范围内的耐受性和可堆肥性。在实施例中，所述聚乳酸、所述磺化共聚酯和所述增塑剂以对于实现至少80％、优选至少90％、并且最优选100％的粘结性能有效的量存在。如本文所用，“粘结性能”是指当被施加到未涂覆的纸板上并以如下方式进行测试时的粘合剂性能：将瓦楞折板(corrugated flap)切成1.5”×4”的试样。将粘合剂在350°F下以3/8”珠施加，其中晾置时间为2秒并且压缩时间为2秒。使粘结物在室温下放置过夜。将用每种粘合剂制成的三个粘结物放在0°F的冰箱和160°F的烤箱中24小时。当时，在移除后立即测试粘结物的纤维撕裂百分比。“纤维撕裂”是指基底被撕裂的区域，与粘合剂失效的区域相反，无论是粘合性的还是内聚性的。在优选的实施例中，聚乳酸、磺化共聚酯和固体增塑剂以在约175°F的温度下、最优选在从0°F至175°F的温度范围内实现上述粘结性能的有效量存在。在其他实施例中，其中所述聚乳酸和所述磺化共聚酯以按重量计在约1:1与约9:5之间、优选按重量计在约6:5与约8:5之间、并且最优选按重量计在约13:10与约3:2之间的重量比存在。

根据本发明的实施例，所述配制品包含大约以下重量百分比的以下成分：

·聚乳酸以充当基础聚合物为粘合剂提供内聚力的量存在，并且在实施例中以按重量计在约25％与约43％之间、优选按重量计在约30％与约38％之间、并且最优选按重量计在约31％与约37％之间的量存在；

·磺化共聚酯以对于充当对多孔基底如纸板或标签的粘合促进剂有效的量存在，并且在实施例中以按重量计在约15％与约35％之间、优选按重量计在约20％与约30％之间、并且最优选按重量计在约22％与约28％之间的量存在；

·增塑剂以对于将配制品的耐热性提高到所希望的水平(例如，提高到在高温下的以上提及的粘结性能)有效的量存在，并且在实施例中以按重量计在约5％与约60％之间、优选按重量计在约15％与约55％之间、更优选按重量计在约20％与约50％之间、并且最优选按重量计在约36％与约42％之间的量存在；以及

·如果使用的话，第二增塑剂以对于将粘合剂的粘度降低至所希望的值有效的量存在，并且在实施例中以按重量计在约1％与5％之间、优选按重量计在约1.3％与约3％之间、并且最优选按重量计在约1.5％与约2％之间的量存在。

·如果使用的话，抗氧化剂(如受阻酚)以对于防止氧化或稳定粘合剂有效的量存在，并且在实施例中以按重量计在约0.1％与约1％之间、优选按重量计在约0.25％与约0.75％之间、并且最优选按重量计在约0.4％与约0.6％之间的量存在。

优选地，所述组合物包含不大于5wt％、更优选不大于约4wt％、并且最优选不大于约3wt％的具有大于100mg KOH/g的羟值的成分。此种成分可以是例如苯乙烯烯丙基共聚物、邻苯二甲酸新戊二醇酯、聚酯多元醇或其组合，如美国专利号6,410,627中所披露的，所述专利通过引用并入本文。

制造本发明的粘合剂组合物没有特别的顺序，并且它可以使用常规的工艺步骤来制造。可以通过混合各种成分并且然后就在将施加到基底上之前加热来制造粘合剂。

根据本发明的粘合剂材料的粘度通常应该在适于进行加工并施加到其基底上作为热熔性粘合剂的施加温度下的粘度。在低施加温度下具有相对低粘度的粘合剂需要通过标准热熔性粘合剂设备进行加工并获得所希望的图案以及因此在施加温度下的合适的粘结性能。通常，根据ASTM D3236，粘度在施加温度下等于或小于约50,000cP、优选在施加温度下等于或小于约40,000cP、甚至更优选在施加温度下小于约35,000cP、还更优选在施加温度下小于约30,000cP。本文确定的所有粘度均根据此修改的ASTM标准测量。优选地，在施加温度下，组合物的粘度是至少1,000cP、更优选至少5,000cP、还更优选至少约7,500cP、并且最优选至少约15,000cP。因此，在121℃下，粘度可以在1,000cP与35,000cP之间并且在5,000cP与20,000cP之间。在其他实施例中，在各种典型使用的施加温度下组合物的粘度在本文中设想的任何范围之间，所述施加温度的值取决于粘合剂的具体应用，在121℃与180℃之间，如在121℃、127℃、135℃、149℃和177℃下。在其中粘合剂用于粘结用于热饮料的双壁杯的实施例中，粘合剂在177℃下的粘度优选在约5,000cP与约50,000cP之间、更优选在约15,000cP与约35,000cP之间、并且最优选在约20,000cP与约30,000cP之间。

最终用途应用要求是确认所希望的粘合剂配制品软化点的重要考虑因素。对于使用粘合剂来粘结用于热饮料的双壁杯的应用，如通过ASTM E28-99确定的粘合剂的环球法软化点可以在约180°F与约300°F之间、更优选在约200°F与约280°F之间、并且最优选在约220°F与约260°F之间。

可以使用各种涂覆技术将热熔性粘合剂施加到一种或多种基底上。实例包括热熔槽模(slot die)涂覆、热熔轮涂、热熔辊涂、熔喷涂覆以及狭缝型喷涂、螺旋喷涂和包装喷涂方法如用于固定弹性股线的方法。喷涂技术是众多的，并且可以在或不在压缩空气的辅助下进行，该压缩空气将使粘合剂喷涂图案成形。热熔性粘合剂材料通常通过软管被熔融泵送到基底上的最终涂覆点。

在本发明的实施例中，一种用于形成双壁容器的方法包括以下步骤：

(a)将呈熔融状态的本文所述的热熔性粘合剂组合物施加到第一大致圆柱形的纸板基底的外表面；

(b)将大致矩形的第二纸板基底与所述第一纸板基底拼合，其中所述第二纸板基底比所述第一纸板基底的周长长，从而提供所述第二纸板基底的端部重叠的轴向条带；以及

(c)将所述呈熔融状态的热熔性粘合剂组合物施加到所述轴向条带的拼合表面之一上；以及

(d)拼合所述轴向条带的拼合表面以提供所述双壁容器。

在本发明的实施例中，步骤(a)包括以径向图案施加所述热熔性粘合剂。在其他实施例中，步骤(a)和(c)包括以珠的形式施加所述热熔性粘合剂组合物。优选地，纸板是可堆肥的。还更优选地，用于所述容器的纸板是可堆肥的并且所述容器是饮料杯。一种这样的双壁容器描述于美国专利号6,109,518中，所述专利通过引用并入本文。

本发明的可堆肥热熔性粘合剂可用于多种应用中，尤其是其中希望包括粘合剂的最终制品是可堆肥的应用。如以上论述的，本发明的粘合剂的实施例尤其适用于双壁纸板饮料杯。示例性的其他应用涉及箱和纸盒应用，与粗麻布或其他可堆肥基底一起用于树鳞茎或植物种子，以及与其他可堆肥膜一起使用。在这些中的每一个中，将呈熔融状态的粘合剂施加到第一基底上，然后使第二基底(或第一基底的一部分)与粘合剂接触，然后使其冷却并且从而将第一基底粘结到第二基底上(或第一基底的折叠到第一基底上并与其拼合的其他部分)。例如，在一个实施例中，可以将树鳞茎或植物种子包裹在可堆肥的粗麻布中，可以将粘合剂施加到粗麻布的拼合区域，并且然后将粗麻布折叠到自身上，使得粗麻布的两个拼合表面在热熔性粘合剂冷却时彼此粘结。在另一个实施例中，使第一可堆肥膜或基底与本发明的粘合剂接触，然后使第二可堆肥膜与所述粘合剂接触，使其冷却，从而将两个可堆肥膜粘结在一起形成可堆肥层压件。

发明方面

方面1.一种热熔性粘合剂组合物，其包含：

(a)聚丙交酯均聚物或共聚物；

(b)磺化共聚酯；以及

(c)增塑剂，

其中所述粘合剂是可堆肥的。

方面2.如方面1所述的组合物，其中，所述聚丙交酯均聚物或共聚物选自由以下组成的组：聚乳酸；和内酯、优选乙交酯和己内酯的共聚物。

方面3.如方面1所述的组合物，其中，所述聚丙交酯均聚物或共聚物包括聚乳酸、基本上由其组成、或由其组成。

方面4.如方面1-3中任一项所述的组合物，其中，所述聚乳酸、所述磺化共聚酯和所述增塑剂以对于实现至少80％、优选至少90％、并且最优选100％的粘结性能有效的量存在。

方面5.如方面4所述的组合物，其中，所述聚乳酸、所述磺化共聚酯和所述固体增塑剂以对于在约175°F的温度下、最优选在从0°F至175°F的温度范围内实现所述粘结性能有效的量存在。

方面6.如方面1-5中任一项所述的组合物，其中，所述聚丙交酯均聚物或共聚物和所述磺化共聚酯以按重量计在约1:1与约9:5之间、优选按重量计在约6:5与约8:5之间、并且最优选按重量计在约13:10与约3:2之间的重量比存在。

方面7.如方面1-6中任一项所述的组合物，其中：

(a)所述聚丙交酯均聚物或共聚物以按重量计在约25％与约43％之间、优选按重量计在约30％与约38％之间、并且最优选按重量计在约31％与约37％之间的量存在；

(b)所述磺化共聚酯以按重量计在约15％与约35％之间、优选按重量计在约20％与约30％之间、并且最优选按重量计在约22％与约28％之间的量存在；以及

(c)所述增塑剂以按重量计在约5％与约60％之间、优选按重量计在约15％与约55％之间、更优选按重量计在约20％与约50％之间、并且最优选按重量计在约36％与约42％之间的量存在。

方面8.如方面1-7中任一项所述的组合物，其中，所述磺化共聚酯是水可分散的。

方面9.如方面1-8中任一项所述的组合物，其中，所述增塑剂包括固体增塑剂。

方面10.如方面9所述的组合物，其中，所述固体增塑剂包括苯甲酸酯。

方面11.如方面10所述的组合物，其中，所述苯甲酸酯选自由以下组成的组：甘油三苯甲酸酯、蔗糖苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯和1,4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯。

方面12.如方面10所述的组合物，其中，所述苯甲酸酯包括1,4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯、基本上由其组成、或由其组成。

方面13.如方面1-12中任一项所述的组合物，其进一步包含第二增塑剂。

方面14.如方面13所述的组合物，其中，所述第二增塑剂选自由以下组成的组：乙二醇、丙二醇和聚乙二醇。

方面15.如方面13或14所述的组合物，其中，所述第二增塑剂以按重量计在约1％与5％之间、优选按重量计在约1.3％与约3％之间、并且最优选按重量计在约1.5％与约2％之间的量存在。

方面16.如方面1-15中任一项所述的组合物，其进一步包含抗氧化剂。

方面17.如方面16所述的组合物，其中，所述抗氧化剂包括受阻酚、基本上由其组成、或由其组成。

方面18.如方面17所述的组合物，其中，所述受阻酚选自由以下组成的组：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3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；4,4’-亚甲基双(2,6-二-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(正辛硫基)-1,3,5-三嗪；二-正十八烷基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯；2-(正辛硫基)-乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；以及山梨糖醇六[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。

方面19.如方面16-18中任一项所述的组合物，其中，所述抗氧化剂以按重量计在约0.1％与约1％之间、优选按重量计在约0.25％与约0.75％之间、并且最优选按重量计在约0.4％与约0.6％之间的量存在。

方面20.如方面1-19中任一项所述的组合物，其中，所述组合物包含不大于5wt％、更优选不大于4wt％、并且最优选不大于3wt％的具有大于100mg KOH/g的羟值的成分。

方面21.如方面1-20中任一项所述的组合物，其中，所述磺化共聚酯具有在约20,000g/mol至80,000g/mol之间、优选在约25,000g/mol与60,000g/mol之间、并且最优选在约28,000g/mol与42,000g/mol之间的重均分子量。

方面22.如方面1-21中任一项所述的组合物，其中，所述聚丙交酯均聚物或共聚物具有根据ASTM方法D1238，在210℃下使用2.16kg重量的至少50、优选至少55、并且最优选至少60g/10min的熔体指数。

方面23.如方面1-22中任一项所述的组合物，其中，粘合剂满足以下两个要求：(1)如通过ASTM D 6400-12定义的分解测试(使用ISO 20200)和(2)如通过ASTM D 6400-12定义的好氧生物降解(使用ASTM 5338-15)。

方面24.如方面1-23中任一项所述的组合物，其中，所述粘合剂具有如通过ASTME28-99确定的在约180°F与约300°F之间、更优选在约200°F与约280°F之间、并且最优选在约220°F与约260°F之间的环球法软化点。

方面25.一种用于形成双壁容器的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将呈熔融状态的如方面1-24中任一项所述的热熔性粘合剂组合物施加到第一大致圆柱形的纸板基底的外表面；

(b)将大致矩形的第二纸板基底与所述第一纸板基底拼合，其中所述第二纸板基底比所述第一纸板基底的周长长，从而提供所述第二纸板基底的端部重叠的轴向条带；以及

(c)将所述呈熔融状态的热熔性粘合剂组合物施加到所述轴向条带的拼合表面之一上；以及

(d)拼合所述轴向条带的拼合表面以提供所述双壁容器。

方面26.如方面25所述的方法，其中，步骤(a)包括以径向图案施加所述热熔性粘合剂。

方面27.如方面25或26所述的方法，其中，步骤(a)和(c)包括以珠的形式施加所述热熔性粘合剂组合物。

方面28.如方面25-27中任一项所述的方法，其中，所述纸板是可堆肥的。

方面29.一种容器，其通过如方面25-28中任一项所述的方法形成。

方面30.如方面29所述的容器，其中，用于所述容器的纸板是可堆肥的并且所述容器是饮料杯。

实例

以下实例展示了本发明的某些优选实施例的几个方面，而不应被解释为对本发明的限制。

研究了将根据本发明的粘合剂用于双壁饮料杯的可行性。具体地，根据下述标准测试三种配制品的粘结性能。

将下表1所示的粘合剂成分在室温下混合，并且然后加热。将熔融的粘合剂加热至350°F，并且然后以径向珠施加到杯子的外部未涂覆的纸板壁上。通过使可商购的纸板杯的外壁与刚施加到内壁上的粘合剂拼合，将所述外壁粘附到内壁上。在第二壁的自身重叠的一部分处，将另一个径向珠施加到第二壁的拼合表面之一上，产生轴向条带。然后通过拼合轴向条带的拼合表面，将第二壁粘附到自身上。径向珠(围绕杯内壁的粘合剂)在内壁与外壁之间产生间隙以提供隔热。使用常规的粘合剂施加设备在350°F下施加粘合剂。

通过剥离开端部密封物来测量粘合剂的粘结强度，以检查100％的纤维撕裂(即，只有壁本身撕裂，并且粘合剂没有失效)，并且通过在施加粘合剂1分钟后立即将热水倒入杯中来测试耐热性能。端部密封物必须从顶部到底部密封物没有层离才能通过测试。与以对照示出的当前传统的热熔性粘合剂相比，在0°F和沸水条件下的粘合剂粘结强度。

如表1所示，所使用的成分是由奈琪沃克有限责任公司以商标Vercet A1000出售的聚乳酸(“PLA”)；由波士胶公司(Bostik,Inc.)以商标1831044出售的磺化共聚酯(“磺化共聚酯)；由伊士曼化学公司(Eastman Chemical)以商标Benzoflex 352出售的固体增塑剂(“固体增塑剂”)；由陶氏化学公司(Dow Chemical)以商标Carbowax Sentry PEG400出售的液体增塑剂；和常规抗氧化剂(“AO”)。表1列出了各种成分的重量(以克计)。如示出的，配制品1具有约30wt％的固体增塑剂。配制品1未通过此应用所希望的热水测试。配制品2(比配制品1具有更多的固体增塑剂，但没有液体增塑剂)同样与配制品1相比，在刚离线时具有非常好的粘附性并通过了热水测试。然而，在室温下10分钟后，粘合剂变脆，并在径向和端部密封应用中都粘合失效。配制品3通过了离线和老化(在0°F、40°F、72°F、140°F、160°F的不同温度下1天、5天和2个月)二者的粘合剂粘结强度测试。

此外，混合物3出人意料地显示出更宽的使用温度性能(0°F-160°F)和沸水条件(微波3.0分钟，约210°F水温)。尽管配制品1和2不满足此应用(即，用于热饮料的杯子)的严格要求，但这些配制品可能适用于需要可堆肥粘合剂的其他应用。

表1

进行分析以确定配制品3的粘合剂组合物是否满足如通过ASTM D 6400-12定义的分解测试的要求(使用ISO 20200)。具体地，根据ASTM D 6400-12使用ISO 20200，将最大厚度为31.5mg的此粘合剂的下拉膜(drawn down film)在58±2℃下评估最长达84天。测试的堆肥材料具有30:1的碳氮比，其在此测试的规格内。在测试开始时，堆肥材料的pH为大约7.0，当在105℃下干燥至恒重时，总干固体含量为44.5％。测试中使用的成熟蘑菇堆肥购自伊利诺伊州普林斯顿的蒙特利蘑菇公司(Monterey Mushrooms)，并且按接收原样，具有13:1的C:N比率。为了满足此要求，被测试的样品必须在测试的84天内达到最小90％的重量损失。84天后，测试的粘合剂样品完全分解(100％重量损失)。

进行分析以确定配制品3的粘合剂组合物是否满足如通过ASTM 5338-15定义的好氧生物降解的要求。具体地，对通过与堆肥介质接触而暴露于在58±2℃下使用ASTM D-5338-15矿化的好氧生物降解(二层级测试(tier two level testing))的粘合剂样品的ASTM D 6400-12矿化进行了评估。测试的实验室原料堆肥具有29:1的C:N比率，其在此测试的规格内。在测试开始时，堆肥材料的pH为大约7.0，当在105℃下干燥至恒重时，总干固体含量为50.0％。测试中使用的成熟蘑菇堆肥购自伊利诺伊州普林斯顿的蒙特利蘑菇公司(Monterey Mushrooms)，并且按接收原样，具有14:1的C:N比率。为了满足此要求，被测试样品根据ASTM D 5338-15矿化必须在四十五(45)天内达到最小70％的碳转化率以及根据ASTM D 5338-15矿化必须在一百四十一(141)天内达到90％的碳转化率。测试的粘合剂样品满足这两个要求，包括在141天内达到平均91.83％的碳转化率。

在提供了值的范围的情况下，应当理解，在这一范围的上限和下限与所述范围内的任何其他所述值或中间值之间的每个中间值，以及中间值的任何组合或子组合都包括在列举值的范围内。此外，本发明包括成分的范围，该范围是这种成分的第一范围的下限和第二范围的上限。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文特别提及的所有公开物和专利出于所有目的通过引用以其全文结合，包括描述和披露公开物中报道的可能与本发明相关使用的化学品、仪器、统计分析和方法。本文中任何内容都不应被解释为承认本发明无权凭借在先发明而早于这样的披露内容。

尽管本文参考某些特定实施例进行了说明和描述，但是本发明并不旨在限于所示的细节。而是，在权利要求的等同物的范围内且在不脱离本发明精神的情况下，可以对细节做出各种修改。