CN117157198A

CN117157198A - 溶剂组合物

Info

Publication number: CN117157198A
Application number: CN202280028760.6A
Authority: CN
Inventors: J·A·爱默生; S·T·麦特斯; B·R·多瓦尔; V·普拉萨德; M·N·森卡兰; C·J·图克; C·F·戈兰; A·A·马林
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2021-05-03
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2023-12-01
Also published as: TW202244154A; AR127092A1; US20240207795A1; BR112023021380A2; WO2022235343A1; MX2023012146A; JP2024519206A; EP4334135A1

Abstract

一种水性溶剂组合物(或分离流体组合物)，其包含用于溶胀、降解和/或完全溶解粘合剂的(a)溶剂和(b)水的水性混合物；其中所述水性混合物中所述溶剂的分子量小于1,000g/mol；其中所述溶剂的汉森溶解度参数在以下范围内：(i)在15MPa^1/2至21MPa^1/2范围内的分散组分；(ii)在3MPa^1/2至10.5MPa^1/2范围内的极性组分；和(iii)在2MPa^1/2至18MPa^1/2范围内的氢键合组分；其中所述溶剂含有至少一个芳族基团；其中所述溶剂含有至少一个杂原子；并且其中当浸泡在所述水性混合物中时，所述粘合剂至少溶胀超过50重量％；一种用于使用上述水性混合物处理粘合剂以溶胀、降解和/或完全溶解所述粘合剂的方法；一种用于使用上述水性混合物将含有粘合剂的多层包装、多层膜或多层制品分层的方法；一种用于使用上述水性混合物回收利用含有粘合剂的多层包装、多层膜或多层制品的方法；以及一种通过上述回收利用方法制备的回收利用的包装、膜或制品。

Description

溶剂组合物

技术领域

本发明涉及一种溶剂组合物；并且更具体地，本发明涉及一种用于使粘合剂溶胀、降解或溶解的水性溶剂组合物。

背景技术

为了减少环境中产生的废塑料的量，期望再使用(回收利用)通常应用于一次性应用中的多层包装和多层膜(在本文中称为″多层包装/膜＂)的组分。然而，由于聚合物不相容性，多层包装/膜的多个层通常不能直接回收利用。用于处理不相容性问题的一种方法是在回收多层包装/膜的多个层之前向聚合物中添加增容剂。然而，更有利的是将每个层分离以将每种材料单独地回收为单个流，从而使得能够在期望的应用中单独地再使用每个流而不损害或管理相容的材料性质。

采用有效回收利用方法并实现多层包装/膜的不相容层的再利用的另一种方法是在使多层包装/膜的多个层经受回收利用过程之前将多层包装/膜的多个层分层。有效的分层程序包括溶胀、降解或溶解粘合剂，该粘合剂通常用于将多层包装/膜的多个层粘合在一起。在溶胀、降解或溶解存在于多层包装/膜中的粘合剂后，存在于多层包装/膜中的任何不相容层可与相容层分离，然后可回收相容层以重复使用。因此，必须选择合适的分离流体，当用合适的分离流体处理多层包装/膜时，该分离流体起到基本上溶胀、降解或溶解多层包装/膜的粘合剂的作用。使用合适的分离流体溶胀、降解或溶解多层包装/膜的粘合剂的作用使得多层包装/膜在机械搅拌下更容易分层。因此期望提供合适的分离流体，例如水性溶剂组合物，包括用于溶胀、降解或完全(即基本上完全)溶解粘合剂的溶剂和水的水性混合物。

迄今为止，已使用各种分离流体和技术来处理多层材料(即，具有两层或更多层的材料)以回收利用多层材料。例如，WO2019229235A1公开了使用钝化剂回收利用多层材料的分离流体、方法和装置。上述参考文献描述了用于分离多层包装的层的流体以及这种分离流体在回收利用过程中的用途，其中多层包装含有至少一个金属层和至少一个附加层。分离流体含有保护金属层不发生化学反应的钝化剂。例如，分离流体含有水、羧酸、羧酸盐和钝化剂。存在于分离流体中的水混溶性羧酸引起多层材料的分层。然而，上述参考文献的分离流体没有涉及溶胀多层包装的粘合剂层以驱动多层包装的分层。另外，上述参考文献中公开的羧酸(乙酸)不能充分溶胀所有粘合剂诸如基于聚氨酯的粘合剂。期望提供一种分离流体和方法，其需要比上述参考文献中公开的分离流体和方法更少的安全措施。

WO2003104315A1公开了一种用于分离用于包装的多层膜的层的方法。述参考文献描述了一种使用加热的有机溶剂、酸或水浴的大气压分离。如上述参考文献中所述，分离通过在不同阶段的浴中的密度/浮选进行。上述参考文献进一步讨论了用于溶解粘合剂的溶解度参数要求(德布兰德(Hildebrand))。

上述参考文献还公开了通过使用溶剂、酸和水去除粘合剂(例如聚氨酯粘合剂和聚乙烯醇粘合剂)的粘合功能来分离多层膜的层。溶剂包括氯仿、甲苯、四氢呋喃、二甲苯、丙酮和四氯化碳；并且酸包括质子羧酸诸如乙酸。上述参考文献还公开了接近粘合剂溶解度参数的溶解度参数，其差值低于1.7希尔德布兰德。WO2003104315A1中公开的分离是基于粘合剂的内聚能密度(CED)并应用本领域已知的技术，即在升高的温度下加热粘合剂降低了粘合剂的CED，这改善了粘合剂的溶解。

因此，WO2003104315A1的焦点涉及100％有机溶剂浴的使用；并且公开了溶解度参数完全驱动粘合剂的溶解。期望提供不像上述参考文献中公开的分离流体和方法那样复杂的分离流体和方法。还期望提供水性分离流体以替代非水性分离流体(例如，有机溶剂)，因为非水性分离流体(例如在上述参考文献中提及的那些)具有另外的安全问题。另外，期望提供一种水性分离流体，其包括具有特定化学部分的溶剂，这些特定化学部分可实现粘合剂的溶胀、降解和/或溶解。

美国专利申请公开号20170096540A1公开了一种用于在固化的热固性树脂分解之前对固化的热固性树脂材料进行溶胀预处理的方法和流体配制品。在上述参考文献中公开的热固性树脂包括环氧树脂、聚氨酯、碳纤维增强塑料等。用于溶胀预处理的流体配制品含有与表面活性剂混合的酸(例如乙酸)。在上述参考文献中，水不包括在分离流体配制品中，即仅酸和表面活性剂的混合物存在于分离流体配制品中。上述参考文献公开的是，乙酸加表面活性剂的混合物诱导粘合剂的分解/溶胀。然而，乙酸不足以溶胀所有类型的粘合剂，特别是基于聚氨酯的粘合剂。此外，上述参考文献中公开的表面活性剂不能使所有类型的粘合剂，特别是基于聚氨酯的粘合剂溶胀。因此，期望提供一种水性分离流体和方法，其中水性分离流体(例如水性溶剂组合物)包括具有特定化学部分的溶剂，这些特定化学部分可实现粘合剂(特别是基于聚氨酯的粘合剂)的溶胀、降解和/或溶解。

发明内容

本发明的一个实施方案涉及一种分离流体组合物，其包含用于溶胀、降解和/或完全(即基本上完全)溶解粘合剂诸如基于聚氨酯的粘合剂的(a)溶剂和(b)水的水性混合物。

在其它实施方案中，存在于本发明的分离流体组合物中的溶剂在一个一般实施方案中具有小于1,000g/mol的分子量；以及预定的汉森溶解度参数。溶剂的汉森溶解度参数描述于例如C.M.Hansen’s Hansen Solubility Parameters：A User’s Handbook，第二版，CRC Press，2007中。例如，本发明的水性溶剂组合物具有在以下范围内的预定汉森溶解度参数：(i)在一般实施方案中，在15MPa^1/2至21MPa^1/2范围内的分散组分；(ii)在一般实施方案中，在3MPa^1/2至10.5MPa^1/2范围内的极性组分；和(iii)在一般实施方案中，在2MPa^1/2至18MPa^1/2范围内的氢键合组分。

在其它实施方案中，溶剂在溶剂的化学结构中含有至少一个芳族基团；和至少一个杂原子，使得此类化学部分可以实现粘合剂的溶胀、降解和/或溶解。

在其它实施方案中，当用本发明的水性混合物(分离流体组合物)处理粘合剂时，粘合剂至少溶胀超过50重量％。″处理＂意指至少一部分粘合剂暴露于水性混合物或与水性混合物接触。

在甚至其它实施方案中，可用于制备本发明的分离流体组合物的溶剂在一个一般实施方案中具有小于1,000g/mol的分子量；并且包含：(i)至少一个芳基；和(ii)至少一个或多个杂原子。

本发明的另一个实施方案涉及上述水性溶剂组合物用于溶胀、降解和/或完全溶解存在于多层包装、多层膜或多层制品(在本文中称为″多层包装/膜/制品＂)的结构中的粘合剂诸如基于聚氨酯的粘合剂的用途。

在另一个实施方案中，本发明涉及用于回收利用含有粘合剂的多层包装/膜/制品的方法，其包括以下步骤：(I)提供含有粘合剂的多层包装/膜/制品；(II)使多层包装/膜/制品与水性溶剂混合物接触以溶胀、降解和/或完全溶解存在于多层包装/膜/制品中的粘合剂；(III)当多层包装/膜/制品与水性溶剂混合物接触时，使多层包装/膜/制品分层或允许多层包装/膜/制品分层，以分离多层包装/膜/制品的多个层；(IV)回收来自步骤(III)的多层包装/膜/制品的分层的多个层；(V)由步骤(IV)的回收的分层的多个层形成回收利用的材料；以及(VI)由回收利用的材料形成另一种不同的包装、膜或制品。

本发明的一个目的是提供一种用于使多层包装/膜/制品的层分层的新颖且有效的分离流体组合物。本发明的另一个目的是提供一种用于回收利用多层包装/膜/制品的分层的层以帮助减少生成的和引入环境中的废塑料的量的新颖且有效的方法。

具体实施方式

本文中的温度以摄氏度(℃)为单位。

除非另有说明，否则本文中的″室温(RT)″和/或″环境温度″意指介于20℃与26℃之间的温度。

关于粘合剂条，术语″溶胀″、″降解＂或″溶解″在本文中意指在将粘合剂条浸泡在分离流体组合物中之后粘合剂吸收溶剂以提供大于50重量％的粘合剂质量变化，从而降低粘合剂条的机械完整性，使得粘合剂条不能在不分离的情况下被处理；或者使得粘合剂条分子整合到分离流体组合物中。

术语″包含″、″包括″、″具有″及其派生词并不意图排除任何另外的组分、步骤或程序的存在，无论其是否被具体公开。为了避免任何疑问，除非相反地陈述，否则通过使用术语″包含″要求保护的所有组合物可以包括任何额外的添加剂、佐剂或化合物，无论是聚合形式还是其他形式。相反，术语″基本上由......组成″将任何其他组分、步骤或程序(除了对可操作性来说并非必不可少的组分、步骤或程序之外)排除在任何随后陈述内容的范围之外。术语″由......组成″排除未具体叙述或列出的任何组分、步骤或程序。除非另外陈述，否则术语″或″是指单独的以及呈任何组合形式的所列成员。对单数的使用包括对复数的使用，并且反之亦然。

本文公开的数值范围包含从下限值到上限值的所有值，并且包含下限值和上限值。对于含有明确值的范围(例如，1或2或3至5或6或7的范围)，包括任何两个明确值之间的任何子范围(例如，上述范围1至7包括1至2；2至6；5至7；3至7；5至6；等等的子范围)。

如贯穿本说明书所用，下文给出的缩略词具有以下含义，除非上下文清楚地另有指示：″＝＂意指″相等＂或″等于″；″<″意指″小于＂；″>＂意指″大于″；″≤″意指″小于或等于″；″≥″意指″大于或等于＂；@意指″在...处＂；″MT″＝公吨；g＝克；mg＝毫克；kg＝千克；L＝升；mL＝毫升；g/L＝克每升；″g/cm³″或″g/cc＂＝克每立方厘米；″kg/m³＝千克每立方米；ppm＝每百万重量份；pbw＝重量份；rpm＝每分钟转数；m＝米；mm＝毫米；cm＝厘米；μm＝微米，min＝分钟；s＝秒；ms＝毫秒；hr＝小时；Pa＝帕斯卡；MPa＝兆帕；Pa-s＝帕斯卡秒；mPa-s＝毫帕斯卡秒；g/mol＝克每摩尔；g/eq＝克/当量；M_N＝数均分子量；Mw＝重均分子量；pts＝重量份；1/s或s^-1＝倒数秒[s^-1]；℃＝摄氏度；psig＝磅每平方英寸；kPa＝千帕；％＝百分比；vol％＝体积百分比；mol％＝摩尔百分比；并且wt％＝重量百分比。

除非另有说明，否则所有百分比、份数、比率和类似量均按重量定义。例如，除非另有指示，否则本文所述的所有百分比均为重量百分比(wt％)。

本文在下面描述本发明的具体实施方案。提供这些实施方案以使得本公开是彻底和完整的；并且将本发明的主题的范围完整地传达给本领域技术人员。

本发明的一个目的是产生用于溶胀、降解和/或完全溶解用于制备制品诸如多层包装/膜/制品的粘合剂的溶剂组合物。例如，在本发明的一个实施方案中，溶剂组合物包括以下组分的水性混合物：(a)溶剂，(b)稀释剂诸如水，和(c)任何其它所需的任选组分。本发明的水性溶剂组合物能够溶胀、降解和/或完全溶解粘合剂。存在于水性溶剂组合物中的溶剂的性质包括例如：(1)在一个实施方案中小于1,000g/mol，在另一个实施方案中小于500g/mol，并且在又一个实施方案中小于355g/mol的分子量；(2)在以下范围内的汉森溶解度参数：(i)在15MPa^1/2至21MPa^1/2范围内的分散组分；(ii)在3MPa^1/2至10.5MPa^1/2范围内的极性组分；和(iii)在2MPa^1/2至18MPa^1/2范围内的氢键合组分；以及(3)以下化学成分：(i)至少一个芳族基团；和(ii)至少一个或多个杂原子。水性溶剂组合物有利地至少提供粘合剂的有效溶胀。例如，在一个一般实施方案中，溶胀大于或等于50重量％。

在一个一般实施方案中，用于本发明的溶剂可以是含有至少一个芳族基团；和至少一个杂原子的溶剂材料。如本文所用，术语″杂原子″包括不是碳或氢原子的任何原子。例如，可用于本发明的优选杂原子包括硅、氟、氯、氧、氮、硼、溴和磷。在优选的实施方案中，杂原子包括氮或氧。包括杂原子并且可以是溶剂分子一部分的官能团的非限制性示例包括胺、醇、酯、醚和醛。

溶剂的至少一个芳族基团包括例如具有至少五元环的芳族基团。5元环的示例包括：呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、噁唑、异噁唑、噻唑、它们的稠环以及它们的混合物。6元环的示例包括：苯、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、1，2，3-三嗪、1，2，4-三嗪、1，3，5-三嗪、它们的稠环以及它们的混合物。7元环的示例包括：硼杂环庚三烯(borepin)、环庚三烯酮、它们的稠环以及它们的混合物。9元环的示例包括：氮杂环壬四烯、它的稠环以及它的混合物。

可用于本发明的溶剂的非限制性示例可包括选自由以下一种或多种组成的组的溶剂：苄胺；苄醇；邻苯二甲酸二乙酯；丁酰苯；愈创木酚；邻苯二甲酸二甲酯；邻苯二甲酸丁基苄基酯；苯胺；苯甲醛；间甲酚、邻甲酚、对甲酚、丙二醇单苯基醚；乙二醇苯基醚；二乙二醇苯基醚；二丙二醇苯基醚；三乙二醇苯基醚；三丙二醇苯基醚；2-苯氧基乙醇；苯甲醚；苯甲酸加酯；苯甲酸乙酯；苯甲酸丙酯；水杨酸正丁酯；水杨酸甲酯；n-苄基吡咯烷酮；2-苯基乙醇；4-乙基苯酚；乙酸苄酯；苯甲酸丁酯；乙基苯基醚；2，3-苯并呋喃；对氟茴香醚；4-(三氟甲基)苯乙酮；1，3-苯并间二氧杂环戊烯；2-氯-5-甲基苯酚；氯酚；乙酰水杨酸；松柏醇；丁子香酚；对甲基苯甲酸甲酯；2，6-二甲基苯酚；1，2-二二甲氧基苯；2,4-二甲基苯胺；3，4-二甲基苯酚；1-氯-4-乙氧基苯；2，6-二甲氧基苯酚；苯甲酰氯；甲苯二异氰酸酯；邻甲苯胺；2-5二氟硝基苯；2-甲氧基苯胺；二苯甲酮；氧化苯乙烯；N-甲基苯胺；4-氯茴香醚；4-氯苄醇；4-氟苯基乙基酮；乙酸苯基酯；碘代苯；甲氧基苯胺；以及它们的混合物。

在一个优选的实施方案中，溶剂包括例如丙二醇单苯基醚；乙二醇苯基醚；二乙二醇苯基醚；二丙二醇苯基醚；以及它们的混合物。

在一些实施方案中，可用于本发明的溶剂可选自可商购获得的溶剂产品。例如，用于形成溶剂组合物的溶剂可包括DOWANOL^TMEPh、DOWANOL^TMPPh、DOWANOL^TMDiEPh、DOWANOL^TMDiPPh、DOWANOL^TMTriPPh、DOWANOL^TMTriEPh(其全部购自陶氏化学公司)；以及它们的混合物。

水性溶剂组合物中所用溶剂的浓度在一个一般实施方案中为0.1重量％至50重量％；以及在另一个实施方案中为1重量％至49重量％。高于50重量％，该混合物不再被认为是水性溶剂配制品。

用于本发明的水性溶剂配制品中的溶剂具有若干有利的性质和益处。例如，溶剂的分子量在一个一般实施方案中小于1,000g/mol，在另一个实施方案中小于500g/mol，并且在又一个实施方案中小于355g/mol。在其它实施方案中，溶剂的分子量在另一实施方案中可为20g/mol至290g/mol，并且在又一实施方案中可为60g/mol至250g/mol。

溶剂的汉森溶解度参数包括例如：(i)分散组分；(ii)极性组分；和(iii)氢键合组分。

组分(i)分散组分的示例性范围包括在一个实施方案中15MPa^1/2至21MPa^1/2；在另一个实施方案中15.5MPa^1/2至20.5MPa^1/2；以及在又一个实施方案中16MPa^1/2至20MPa^1/2。

组分(ii)极性组分的示例性范围包括在一个实施方案中3MPa^1/2至10.5MPa^1/2；在另一个实施方案中3.5MPa^1/2至10MPa^1/2；以及在又一个实施方案中4MPa^1/2至9.7MPa^1/2。

组分(iii)氢键合组分的示例性范围包括在一个实施方案中2MPa^1/2至18MPa^1/2；在另一个实施方案中2.5MPa^1/2至17.5MPa^1/2；以及在又一个实施方案中3MPa^1/2至17MPa^1/2。

在一个优选的实施方案中，可用于本发明的稀释剂是水，例如去离子水。水可来源于任何期望的水源。

用于形成本发明的水性溶剂配制品的组合物中的水的量在一个一般实施方案中为1重量％至99.99重量％；在另一个实施方案中50重量％至90重量％；以及在又一个实施方案中51重量％至99重量％。

尽管在一个一般实施方案中，本发明的水性溶剂组合物包含两种组分(a)和(b)，但是该水性溶剂组合物可以与多种任选的添加剂一起配制以实现特定功能的性能，同时保持本发明水性溶剂组合物的优异益处/性质/性能。可将任选组分组分(c)添加到溶剂组合物的组分(a)中；或者可将任选组分添加到溶剂组合物的组分(b)中；或者可在将组分(a)和(b)混合在一起之前将任选组分添加到溶剂组合物的组分(a)和(b)两者中。

在一些实施方案中，可用于水性溶剂配制品中的任选添加剂(组分(c))的示例包括酶；催化剂；表面活性剂；pH调节剂；聚合物；润湿剂；螯合剂；流变改性剂；腐蚀抑制剂。以及它们的混合物。

基于水性溶剂配制品中组分的总重量，当使用时，可用于添加到该水性溶剂配制品中的任选添加剂(组分(C))的量通常可以在以下范围内：在一个实施方案中0重量％至约11重量％；在另一个实施方案中0.01重量％至15重量％；以及在又一个实施方案中4.6重量％至10.5重量％。

当用于处理粘合剂时，用于本发明的水性溶剂配制品具有若干有利的性质和益处。例如，本发明的水性溶剂组合物有利地起到溶胀、降解和/或溶解粘合剂的作用。水性溶剂组合物的溶胀性能是基于如通过重量分析测量的粘合剂的有效溶胀百分比。例如，通过用本发明的水性溶剂组合物处理粘合剂来进行的粘合剂的有效溶胀在一个实施方案中为≥50重量％；在另一个实施方案中为≥100重量％；以及在又一个实施方案中为≥200重量％。

在一些情况下，粘合剂片经历完全或部分溶解，其中粘合剂条被分解成较小的化学亚单元并溶解在溶剂混合物中；或者粘合剂片经历机械降解，其中粘合剂条不能在粘合剂不脱落的情况下被处理。

水性溶剂组合物的分层性能是基于含有两层或更多层的包装/膜的至少一个膜基底层的分离，如通过自发或机械去除至少一个膜基底层所测量的，其中该去除是部分或基本上完成。在该实施方案中，可观察到多层膜中的一个或多个层完全或部分地从多层膜中的其它层剥离，该多层膜构成在至少10％分离层表面积、优选地50％分离层表面积、最优选地100％分离层表面积上缺乏与多层膜的其它组分化学或物理接触的分离层；这是当粘合剂暴露来用水性溶剂组合物处理时。

在一般实施方案中，可用本发明的水性溶剂组合物处理的粘合剂包括各种粘合剂。可用本发明的水性溶剂组合物处理的粘合剂的非限制性示例可包括选自由以下一种或多种组成的组的粘合剂：基于聚氨酯的粘合剂；基于聚酯的粘合剂；基于丙烯酸的粘合剂；以及它们的混合物。可由本发明的分离流体处理的一些粘合剂的示例包括：聚氨酯、聚酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、天然橡胶、聚烯烃和烯烃共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、有机硅、淀粉、聚乙烯醇；以及它们的混合物。可用于本发明的粘合剂本质上可以是交联的或热塑性的。

在一些实施方案中，上述两种或更多种不同类型的粘合剂可存在于单个多层包装/膜/制品中。预期本发明的水性溶剂组合物可有效地用于处理含有上述两种或更多种不同类型的粘合剂的此类多层包装/膜/制品。

虽然各种不同类型的粘合剂可用本发明的水性溶剂组合物处理，但在优选的实施方案中，基于聚氨酯的粘合剂用本发明的水性溶剂组合物(即，分离流体制剂混合物)处理，因为迄今为止：(1)基于聚氨酯的粘合剂通常用于将多层聚合物膜粘合在一起以形成多层包装/膜/制品复合结构；并且(2)已发现基于聚氨酯的粘合剂非常难以从多层包装/膜/制品结构中去除。本发明水性溶剂组合物解决了将粘合剂从多层包装/膜/制品复合结构中去除的问题，特别是其中多层包装/膜/制品复合结构的层用基于聚氨酯的粘合剂粘合在一起的问题。

本发明的另一个实施方案包括用于处理粘合剂以溶胀、降解和/或完全溶解粘合剂的方法，其包括使粘合剂与上述本发明水性溶剂混合物组合物接触足够量的时间以溶胀、降解和/或完全溶解该粘合剂的步骤。

用于使粘合剂与本发明的水性溶剂混合物组合物接触的时间段可尽可能快，即粘合剂的溶胀、降解和/或完全溶解可瞬间发生或在几秒内发生。一般而言，当用水性溶剂混合物组合物(本发明的分离流体)处理粘合剂时，粘合剂的有效溶胀、降解和/或完全溶解可在一个一般实施方案中发生在0.005hr至72hr内；在另一个实施方案中发生在0.01hr至72hr内；在仍另一个实施方案中发生在0.05hr至72hr内；在又一个实施方案中发生在0.1hr至72hr内；在甚至又一个实施方案中发生在0.5hr至48hr内，并且在甚至又一个实施方案中发生在1hr至28hr内。

用于溶胀、降解和/或完全溶解粘合剂的本发明方法的接触步骤在一个实施方案中在15℃至100℃的温度下；在另一个实施方案中在18℃至85℃的温度下，以及在又一个实施方案中在20℃至70℃的温度下进行。

上述本发明方法的优点之一是该方法的接触步骤可以通过本领域已知的常规方法和设备进行。例如，接触步骤可以在静态混合或高剪切混合条件下进行。在一个优选的实施方案中，接触步骤在混合下进行。在其它实施方案中，可使用分层后的多种分离方法来回收分离层，这些方法包括物理分离，例如密度分离、絮凝或溶解。

在本发明的另一个实施方案中，涉及一种用于将多层包装/薄膜/制品分层的方法。通常，用于将含有粘合剂的多层包装/膜/制品分层的方法包括以下步骤：

(A)提供含有粘合剂的多层包装/薄膜/制品；

(B)使多层包装/膜/制品与水性溶剂混合物接触以溶胀、降解和/或完全溶解多层包装/膜/制品中的粘合剂；以及

(C)将多层包装/膜/制品在水性溶剂混合物中浸泡预定时间段以使多层包装/膜/制品的多个层分层或允许其分层。

含有粘合剂的多层包装/薄膜/制品可以是任何包装、膜或制品；并且更具体地是在包装应用中用于制造各种包装材料和产品的多层包装/膜/制品。例如，典型多层包装/膜/制品用于食品包装、化妆品包装和电子包装。其它应用包括工业应用、消费品包装应用和药物应用。

在广泛的实施方案中，多层包装/膜/制品的多个层可由各种膜基底制成，诸如选自由聚烯烃、极性聚合物、金属以及它们的混合物组成的组的两种或更多种基底。例如，膜基底可包括选自由以下组成的组的一种或多种金属或聚合物层：高密度聚乙烯(HDPE)；低密度聚乙烯(LDPE)；线性低密度聚乙烯(LLDPE)；中密度聚乙烯(MDPE)；聚丙烯(PP)膜：双向拉伸的PP(BOPP)膜；取向的聚乙烯(OPE)；双向拉伸聚乙烯(BOPE)；EVOH；尼龙；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚氯乙烯(PVC)；聚乙烯醇(PvOH)；聚烯烃弹性体；聚苯乙烯(PS)及其衍生物共聚物；铝；纤维素(其包括例如纸、纸板、纤维板和卡纸板)；以及它们的组合。

通常，用于溶胀、降解和/或完全溶解多层包装/膜/制品中的粘合剂的本发明方法的接触步骤(B)使用以下工艺条件进行：在一个实施方案中为15℃至100℃的温度；在另一个实施方案中18℃至85℃的温度，以及在又一个实施方案中20℃至70℃的温度。

通常，本发明方法的浸泡步骤(C)用于有效溶胀、降解和/或完全溶解多层包装/膜/制品中的粘合剂的时间在一个实施方案中为0.005hr至72hr；在另一个实施方案中0.5hr至48hr，并且在又一个实施方案中1hr至28hr。

本发明方法的优点之一是上述本发明方法的步骤可以通过本领域已知的常规方法和设备进行。

在本发明的其它实施方案中，涉及一种用于回收利用含有粘合剂的多层包装/膜/制品的方法。通常，用于回收利用含有粘合剂的多层包装/膜/制品的方法包括以下步骤：

(I)提供含有粘合剂的多层包装/膜/制品；

(II)使多层包装/膜/制品与水性溶剂混合物接触以溶胀、降解和/或完全溶解多层包装/膜/制品中的粘合剂；

(III)将多层包装/膜/制品在水性溶剂混合物中浸泡预定时间段以使多层包装/膜/制品的多个层分层或允许其分层；

(IV)回收来自步骤(III)的多层包装/膜/制品的分层的多个层；

(V)由步骤(IV)的回收的分层的多个层形成回收利用的材料；以及

(VI)由步骤(V)的回收利用的材料形成另一种不同的包装、膜或制品，其中该包装、膜或制品是多层结构或非多层结构。

通常，用于溶胀、降解和/或完全溶解多层包装/膜/制品中的粘合剂的本发明方法的接触步骤(II)使用以下工艺条件进行：在一个实施方案中15℃至100℃的温度；在另一个实施方案中18℃至85℃的温度，以及在又一个实施方案中20℃至70℃的温度。

通常，本发明方法的浸泡步骤(III)用于有效溶胀、降解和/或完全溶解多层包装/膜/制品中的粘合剂的时间段在一个实施方案中为0.005hr至72hr；在另一个实施方案中0.5hr至48hr，并且在又一个实施方案中1hr至28hr。

用于回收多层包装/膜/制品的分层的多个层的上述方法的步骤(IV)可以通过物理分离进行，该物理分离包括例如密度分离、絮凝或溶解。回收步骤(IV)可以例如在混合罐中、在一系列罐中或在连续混合工艺中进行。在步骤(V)中使用从步骤(IV)中回收的分层多个层以形成回收利用的材料，即将回收的分层的多个层再利用或回收利用以形成可用于在步骤(V)中形成后续不同包装、膜或制品的回收利用的材料。步骤(V)可以通过熔融和挤出进行。使用熔融和挤出方法，可以在步骤(V)中形成粒料，之后由步骤(VI)中的粒料制造新包装、膜或制品。或者，可直接由步骤(IV)的回收的分层多层形成新的包装、膜或制品。可以使用本领域技术人员已知的常规设备诸如单螺杆或双螺杆挤出机进行熔融和挤出过程。

在步骤(V)中形成的回收利用的材料包括例如粒料、单层或多层膜、单层或多层层压物、包装材料、模塑产品和与回收利用领域中通常实践的其它材料的共混物。

由步骤(V)的回收利用的材料形成的步骤(VI)中的制品可包括例如粒料、单层或多层膜、单层或多层层压物、包装材料、模塑产品和挤出物、可热成型材料等。

本发明方法的优点之一是上述本发明方法的步骤可以使用本领域已知的几种常规方法和设备进行。

如果需要，可在上述方法中使用另外的任选步骤以使含有粘合剂的多层包装/膜/制品分层。例如，在优选的实施方案中，接触步骤可以在混合条件，例如静态混合或高剪切混合条件下进行。此外，分离的材料可经历另外的步骤以有助于回收利用过程，包括另外的水洗、干燥过程、另外的分选等。挤出步骤还可包括与另外的材料配混或使用熔体过滤方法。

在一个优选的实施方案中，通过用水性溶剂混合物处理多层包装/膜/制品结构足够的时间以有效地溶胀、降解和/或溶解存在于多层包装/膜/制品结构中的粘合剂，使用水性溶剂混合物将含有粘合剂的多层包装/膜/制品结构分层。特别地，本发明的溶剂混合物可用于使含有不相容层的多层包装/膜/制品结构分层。

当期望回收利用多层包装/膜/制品结构减少废塑料的量以有益于环境时，上述处理方法是非常有用的。

实施例

以下本发明实施例(Inv.Ex.)和比较实施例(Comp.Ex.)(统称为″实施例″)在本文给出以进一步说明本发明的特征，但不旨在明确地或通过暗示被解释为限制权利要求书的范围。本发明的本发明实施例用阿拉伯数字表示，并且比较实施例用字母表的字母表示。以下实验分析了本文所述的组合物的实施方案的性能。除非另行指出，否则所有份数和百分比均按基于总重量的重量计。

在实施例中使用的溶剂和粘合剂描述于表I中。

表I-原材料

用工余制备配制品和粘合剂的一般程序

通过将如表I中所述的溶剂与稀释剂混合以形成在稀释剂中的10重量％溶剂(例如，在3.6g DI水[稀释剂]中的0.4g DOWANOL^TMEPh[溶剂])来制备溶剂混合物样品。

将具有如表I中所述的粘合剂1或粘合剂2的粘合剂膜切成具有以下尺寸的条：约1cm×2cm。在实施例中使用的粘合剂膜条的每个切片含有以下粘合剂浓度：对于粘合剂1：0.01g-0.08g；并且对于粘合剂2：0.01g-0.5g。

用于测试的一般程序

在分析天平上预称重粘合剂条。在将粘合剂条预称重后，将粘合剂条置于含有清洁、干燥的搅拌棒(V&P 773D-9)的7.5毫升(mL)小瓶(Qorpack，GLC-000986)中。然后，将4毫升(mL)溶剂混合物(例如，10重量％DOWANOL^TMEPh水溶液)添加到小瓶中，并将小瓶封盖。将小瓶置于指定温度下的扩展核心模块(XCM，Unchained labs)上，并将模块设定为以300转/分钟(rpm)搅拌5hr至6hr。在最初将条浸泡在溶剂混合物中之后，将粘合剂条浸泡24hr至28hr的时间段。在将粘合剂样品浸泡在溶剂混合物中之后，用镊子将粘合剂膜样品条从小瓶中取出，用纸巾轻轻拍下以从条表面除去过量水分，并在分析天平上重新称重。

结果

表II和表III描述了测量和记录的膜条/粘合剂的性质。为了要求根据本发明的实质性粘合剂溶胀，要求样品粘合剂条表现出以下之一：(1)至少50％的重量增加，(2)完全溶解，或(3)机械完整性的损失，这意味着样品粘合剂片不能使用镊子处理而不使粘合剂片脱落。表II和表III中的术语″溶解″是指样品粘合剂片已经失去其机械完整性或者样品粘合剂片已经完全或基本上完全溶解。

表II和III中描述的实施例的结果教导使用溶剂的特定溶解度空间范围以及必需的化学部分，这是新颖的。另外，实施例的结果表明羧酸(乙酸)不起本发明的粘合剂树脂的溶胀剂的作用。

Claims

1.一种用于溶胀、降解或完全溶解粘合剂的分离流体组合物，其包含以下物质的水性混合物：

(a)溶剂；和

(b)水；

其中所述溶剂的分子量小于1,000g/mol；其中所述溶剂的汉森溶解度参数包括：

(i)15Mpa^1/2至21Mpa^1/2的分散组分；

(ii)3Mpa^1/2至10.5Mpa^1/2的极性组分；和

(iii)2Mpa^1/2至18Mpa^1/2的氢键合组分；

其中所述溶剂含有至少一个芳族基团；其中所述溶剂含有至少一个杂原子；并且其中当所述水性混合物接触粘合剂时，所述水性混合物使存在于所述水性混合物中的所述粘合剂溶胀大于50重量％。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述溶剂的所述至少一个芳族基团是苯基基团。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述溶剂的所述至少一个杂原子是氮或氧原子。

4.根据权利要求1所述的组合物，其还包含选自由以下组成的组的组分(c)：酶；催化剂；表面活性剂；pH调节剂；聚合物；润湿剂；螯合剂；流变改性剂；腐蚀抑制剂；以及它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述粘合剂是基于聚氨酯的粘合剂；基于聚酯的粘合剂；基于丙烯酸的粘合剂或它们的混合物。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述溶剂选自由以下组成的组：乙二醇苯基醚、丙二醇苯基醚、二乙二醇苯基醚、二丙二醇苯基醚、三乙二醇苯基醚、三丙二醇苯基醚以及它们的混合物。

7.一种用于处理粘合剂以溶胀、降解或完全溶解所述粘合剂的方法，所述方法包括使粘合剂与根据权利要求1所述的溶剂组合物接触。

8.一种用于将含有粘合剂的多层包装、多层膜或多层制品分层的方法，所述方法包括以下步骤：

(A)提供含有粘合剂的多层包装、多层膜或多层制品；

(B)使所述多层包装、多层膜或多层制品与根据权利要求1所述的溶剂组合物接触，以溶胀、降解或完全溶解所述多层包装、多层膜或多层制品中的所述粘合剂；以及

(C)将所述多层包装、多层膜或多层制品在步骤(B)的所述溶剂组合物中浸泡预定时间段，以使所述多层包装、多层膜或多层制品的多个层分层或允许其分层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述浸泡步骤(C)在15℃至100℃的温度下进行，并且持续从基本上瞬时至72小时的时间段。

10.一种用于回收利用含有粘合剂的多层包装、多层膜或多层制品的方法，所述方法包括以下步骤：

(I)提供含有粘合剂的多层包装、多层膜或多层制品；

(II)使所述多层包装、多层膜或多层制品与根据权利要求1所述的组合物接触，以溶胀、降解或完全溶解所述多层包装、多层膜或多层制品中的所述粘合剂；

(III)将所述多层包装、多层膜或多层制品浸泡预定时间段以使所述多层包装、多层膜或多层制品的多个层分层或允许其分层；

(IV)回收来自步骤(III)的所述多层包装、多层膜或多层制品的所述分层的多个层；

(V)由步骤(IV)的所述回收的分层的多个层形成回收利用的材料；以及

(VI)形成另一种不同的包装、膜或制品；其中所述不同的包装、膜或制品的多个层中的至少一个层含有步骤(V)的回收利用的材料。

11.根据权利要求10所述的方法，其中接触步骤(II)在18℃至85℃的温度下进行。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述浸泡步骤(III)在20℃至100℃的温度下进行，并且持续0.005小时至28小时的时间段。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘合剂是基于聚氨酯的粘合剂；用脂族异氰酸酯固化的羟基封端的聚酯；用脂族异氰酸酯固化的丙烯酸乳液；以及它们的混合物。

14.一种包装、膜或制品结构，其通过根据权利要求10所述的方法制造。