[发明专利]热熔辅助水性粘合剂和其用途

说明书

技术领域

本发明涉及热熔辅助水性粘合剂(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。本发明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。

背景技术

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。挤出的热熔粘合剂线具有高幅度的珠粒状轮廓，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。

本发明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。本发明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。

发明内容

本发明涉及热熔辅助水性粘合剂。本发明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。

本发明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。通过使用本发明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。

本发明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。