热熔辅助水性粘合剂和其用途制造技术

本发明专利技术提供具有高幅度的珠粒轮廓和较高的耐热性的热熔辅助水性粘合剂。所述热熔辅助水性粘合剂包含乳液聚合物、防腐剂、多个预膨胀的中空微球体和水。所述热熔辅助水性粘合剂适于作为用于纸张加工和包装工艺的热熔粘合剂的部分或完全替代。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热恪辅助水性粘合剂（hot melt assist waterborne adhesive)。特 别地，所述热熔辅助水性粘合剂适于作为用于包装制品的热熔粘合剂的部分或完全替代。 本专利技术的热熔辅助水性粘合剂可以用降低的压力挤出，并且所述粘合剂保持高幅度的珠粒 轮廓（high amplitude bead profile)并填充基材之间的间隙以形成包装制品。
技术介绍
纸张加工和包装操作需要用粘合剂将纤维素片材（例如纸板或硬纸板）粘结在一 起。通常，将水性粘合剂或热熔粘合剂施加到一个或两个基材上，并且将基材压在一起以彼 此粘合，从而形成壳体、纸箱、袋提手、农用盒、散装盒层合体、胶合搭接等。 在高度压紧无法实现的某些纸张加工和包装操作领域中，热熔粘合剂优于水性粘 合剂。挤出的热恪粘合剂线具有尚幅度的珠粒状轮廊，从而允许纸制品的基材即使存在小 的间隙也能粘结在一起。热熔粘合剂的快速凝固性质还允许快速和有效通过量的包装或加 工操作。然而，热熔粘合剂的缺点包括低的耐热性、高的能量使用和非可再制浆性。 水性粘合剂通常用于施加薄的粘合剂膜而不是厚珠粒并且可以实现坚固和长时 间的压紧的纸张加工和包装操作中；然而，水性粘合剂不容易在两个不平坦的基材（例如 来自瓦楞纸的波浪形的那些）之间实现"间隙填充"。尽管增加水性粘合剂的粘度特别是低 剪切粘度将有助于克服珠粒流挂（sagging)问题，从而实现"间隙填充"，但粘的粘合剂由 于其高粘度难以挤出。此外，水从粘的水性粘合剂层或珠粒非常缓慢地排出（蒸发），从而 使得此类粘合剂的通过量远远低于热熔粘合剂的通过量。 本专利技术通过使用具有膨胀的微球体的水性粘合剂组合物改善常规的水性粘合剂 在纸张加工和包装操作中的缺点。本专利技术的水性粘合剂可以在纸张加工和包装操作中作为 热熔辅助粘合剂替代一个或多个热熔粘合剂珠粒线以改善性能。
技术实现思路
本专利技术涉及热熔辅助水性粘合剂。本专利技术提供纸张加工和包装操作中的至少一个 热熔粘合剂线的替代，其在较低的挤出压力下以高幅度的（珠粒）轮廓施加，保持高的幅 度，并且允许快速蒸发，从而实现增加的通过量和更高的耐热性。此外，与常规的热熔粘合 剂和水性粘合剂相比，所述热熔辅助水性粘合剂的施加需要更少的能量，例如热和压力。 在第一实施方案中，提供包含乳液聚合物、防腐剂、水和多个预膨胀的中空微球 体的热熔辅助水性粘合剂组合物。所述热熔辅助水性粘合剂中的微球体的体积分数在约 10-约40V/V%的范围内。所述热熔辅助水性粘合剂替代用于纸张加工和包装操作的热熔 粘合剂的一些或全部部分。 另一个实施方案提供制品，其是用包含多个预膨胀的中空微球体的热熔辅助水性 粘合剂组合物粘结到另一纸板的纸板。 又一个实施方案提供用热熔辅助水性粘合剂组合物将两个基材接合在一起的方 法，包括以下步骤：（1)制备包含乳液聚合物、防腐剂、水和多个预膨胀的中空微球体的热 熔辅助水性粘合剂组合物，（2)将热熔辅助水性粘合剂组合物挤出到第一基材上，（3)将第 二基材接合到粘合剂上，（4)将水从热熔辅助水性粘合剂组合物蒸发，由此将两个基材接 合。包含膨胀的中空微球体的热熔辅助水性粘合剂的施加或挤出压力小于没有膨胀的中空 微球体的常规水性粘合剂的施加压力。【附图说明】 图1是各种粘合剂的粘度对剪切速率的曲线。 图2是各种粘合剂的干珠粒高度对添加量（add-on)的曲线。 图3是用于测量粘合剂的耐热性的测试工具。【具体实施方式】 在纸张加工和包装操作中，与热熔粘合剂相比，典型的水性粘合剂需要显著更长 的时间来产生粘合性。由于不足的幅度高度（珠粒）和水性粘合剂中水的蒸发，对于快速 通过量操作，优选热熔粘合剂。 本专利技术提供可以部分替代热熔粘合剂的热熔辅助水性粘合剂组合物。本文所述的 热熔辅助水性粘合剂组合物可以用在具有两个纸板基材的传统的纸张加工和包装操作中。 通过使用本专利技术的热熔辅助水性粘合剂组合物，可以在其附着的两个基材之间在粘合点提 供较高幅度的间隙填充粘合剂。 本专利技术基于用于在纸张加工和包装操作中部分或完全替代热熔粘合剂用于粘结 纸板基材的包含多个可膨胀微球体的水性粘合剂组合物的发现。高幅度的热熔辅助水性粘 合剂间隙填充在两个基材之间。当水从热熔辅助水性粘合剂蒸发时，在两个基材之间形成 粘合。与常规的热熔粘合剂和常规的水性粘合剂相比，所得粘合剂具有更高的模量和更高 的耐热性。 在第一实施方案中，本专利技术包括包含乳液聚合物、防腐剂、水和多个预膨胀的中空 微球体的热熔辅助水性粘合剂组合物。 所述热熔辅助水性粘合剂包含具有约-50°C -约80°C，优选约-20°C -约40°C的 Tg值的乳液聚合物。例示性乳液聚合物包括聚乙烯醇稳定化的聚乙酸乙烯酯乙烯分散体、 聚乙烯醇稳定化的聚乙酸乙烯酯均聚物、糊精稳定化的聚乙酸乙烯酯、糊精稳定化的乙烯 共聚物、乙烯基丙烯酸系聚合物、苯乙烯丙烯酸系聚合物、苯乙烯丁基橡胶、丙烯酸系聚合 物、熟化的（cooked)聚乙烯醇和其混合物、丙烯酸系单体，例如丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸 丁酯、丙烯酸己基乙酯、甲基丙烯酸甲酯等。对于热熔辅助水性粘合剂组合物，特别优选的 乳液聚合物包括聚乙烯醇稳定化的聚乙酸乙烯酯乙烯分散体、聚乙烯醇稳定化的聚乙酸乙 烯酯均聚物、糊精稳定化的聚乙酸乙烯酯和糊精稳定化的乙烯共聚物。 乳液聚合物的固体含量在约40重量％ -约70重量％的范围内。 可用在热熔辅助水性粘合剂组合物中的防腐剂包括1，2-苯并异噻唑啉-3-酮的 水分散体或2-吡啶硫醇-1-氧化锌的水分散体。作为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮 和2-甲基-4-异噻挫啉-3-酮的混合物的Kathon?防腐剂（Dow Chemicals)也适于所述 热熔辅助水性粘合剂组合物。防腐剂可以按热熔辅助水性粘合剂组合物凝固之前组合物的 约0.05重量％ -约1.0 重量％的量使用。 所述热熔辅助水性粘合剂组合物包含多个预膨胀的微球体。可用于本专利技术的微 球体包括例如聚合物微球体，包括具有空气或烃核心和聚丙烯腈壳的那些（例如以商品名 Dualite?出售的那些）以及其它类似的微球体（例如以商品名Expancel?出售的那些）。 已发现，如果粘合剂组合物包含太高浓度的预膨胀的微球体，则粘合剂的粘合性会不够。然 而，如果预膨胀的微球体的浓度太低，则凝固时间会延长。因此，当确定组合物中膨胀的微 球体的最佳浓度时，必须考虑加载水平这个考虑因素。优选地，热熔辅助水性粘合剂的微球 体的体积分数在约5-约60V/V%，优选约10-约40V/V%的范围内。组合物中的微球体的 所需量可以根据组合物中所使用的预膨胀的微球体的特定直径进行调节。如果微球体的直 径较小，则在粘合剂组合物中的浓度较高，反之，如果微球体的直径较大，则在粘合剂组合 物中的浓度较低。 膨胀的微球体的尺寸在粘合剂完全凝固之前可以在一定范围内变化，包括直径为 约10微米到约200微米，优选约50微米到约150微米。 如果需要，可以将可膨胀微球体加入热熔辅助水性粘合剂中。为实现可膨胀微球 体的全部潜力，向粘合剂施加热和/或辐射以使微球体膨胀。 如本领域技术人员所理解的，本专利技术的热熔辅助水性粘合剂组合物在基于流体乳 液聚合物的粘合本文档来自技高网...

【技术保护点】
热熔辅助水性粘合剂组合物，包含：a)具有约‑50℃‑约80℃的Tg值的乳液聚合物；b)防腐剂；c)多个预膨胀的微球体；以及d)水，其中所述微球体的体积分数基于所述粘合剂的总体积在约10‑40V/V％的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·黄，K·汤普森，J·莱泽，J·哈林顿，J·梅恰，R·马马雷拉，
申请(专利权)人：汉高知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE