TW202140724A - 用於膠棒之膠黏劑組合物 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種用於膠棒之膠黏劑組合物，其含有至少一自黏聚合物、至少一飽和脂肪酸之鈉鹽以及水。此種膠黏劑組合物還含有至少一不飽和脂肪酸之鹽及/或至少一飽和脂肪酸之鉀鹽。

Description

用於膠棒之膠黏劑組合物

發明領域 本發明係有關於一種用於膠棒之膠黏劑組合物，其含有至少一自黏聚合物、至少一飽和脂肪酸之鈉鹽以及水。

發明背景 此類膠棒多年來廣泛應用於紙張膠黏劑及工藝膠黏劑領域。其原因主要在於多種積極特性，如易於並且在理論上精確及無損失地使用，以及在可重新密封的、通常為圓柱形之容器中的清潔可旋轉性。常見膠棒之膠黏劑組合物一般係指水溶性自黏聚合物與成型支架劑相結合的水性製劑。通常亦添加保濕劑及/或軟化劑以改善磨損、曝露時間及儲藏穩定性。自黏聚合物係指聚乙烯吡咯啶酮、水性聚丙烯酸酯、聚乙烯醇以及天然澱粉及澱粉衍生物等合成或天然之物質。支架劑當前主要指飽和脂族脂肪酸的鈉皂。1968年以來，在DE-PS1811466中將此類皂凝膠應用於膠棒。實踐中常用之支架形成系統係使用脂族飽和之C14-C18脂肪酸的鈉皂凝膠，參閱EP1102824、EP0596958及EP3174927中的描述。迄今為止，皂化之不飽和脂肪酸不用作支架劑，因其不具穩定形狀且在室溫下永久性呈液態。

保濕劑及軟化劑係指多元醇，如山梨醇、甘露醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇以及蔗糖（EP22675858、WO2014/110357）。

所有習知膠棒之共同之處在於，膠黏效果與塗覆膠黏劑的量即膠棒的柔軟度直接相關。為了獲得足夠的膠黏劑塗覆，需要設定足夠高的磨損，其一方面取決於較高比例的自黏聚合物，另一方面取決於大量使用軟化劑及/或保濕劑。形狀穩定性與良好的膠黏劑塗覆存在矛盾，前者唯有透過用固態且穩定之支架劑而實現的足夠堅硬且固態的配方方能達到。此前提及之硬度與足夠磨損間的技術不相容性使得當今的配方需要在穩定性與最佳膠黏效果之間實現嚴格折衷。

發明概要 本發明之目的在於提供一種用於膠棒之膠黏劑組合物，從而改善紙張上的滑動特性並提高膠黏效率，而不會使得棒材的形狀穩定性變差。

本發明用以達成上述目的之解決方案為本文開篇所述類型之一種膠黏劑組合物，其特徵在於，此種膠黏劑組合物含有至少一不飽和脂肪酸之鹽及/或至少一飽和脂肪酸之鉀鹽。

本發明意外發現，在用於膠棒之膠黏劑組合物中按比例地使用皂化之不飽和脂肪酸以及飽和脂肪酸的鉀皂，便能改善膠棒在紙張上的滑動特性而不會使得棒材的形狀穩定性變差，並且實現均勻且無損耗的膠黏劑塗覆。本發明還發現，使用上述脂肪酸後，膠黏效率因塗覆特性之改善而提高。

在本發明之膠黏劑組合物的一種較佳實施方式中，該不飽和脂肪酸之鹽係指單或多元不飽和脂肪酸之鹽，其特別是具有C14:x-C20:x之鏈長，其中x=1-3，較佳係指油酸及/或亞麻油酸之鹽。本文中的“x”係定義為雙鍵的數目。此等脂肪酸鹽在膠黏效率及滑動特性方面非常有效。

有利地，該飽和脂肪酸之鈉鹽係指鏈長為C12至C22，較佳為C14至C18的飽和脂肪酸之鈉鹽。此等鹽在形狀穩定性方面非常有利。

一般而言，該至少一不飽和脂肪酸之鹽及/或該至少一飽和脂肪酸之鉀鹽的比例為約0.1 wt%至約3 wt%，較佳為約0.3 wt%至約1 wt%。

一般而言，該至少一不飽和脂肪酸之鹽及/或該至少一飽和脂肪酸之鉀鹽相對所有所含脂肪酸及/或脂肪酸鹽的總量而言的比例為約2 wt%至約40 wt%，較佳為約5 wt%至約20 wt%。

一般而言，該自黏聚合物係指澱粉及/或澱粉衍生物，其中自黏聚合物的比例較佳為約10 wt%至約30 wt%，特別是約15 wt%至約25 wt%。

一般而言，該飽和脂肪酸之鈉鹽的比例為約3 wt%至約10 wt%，較佳為約4 wt%至約6 wt%。在此等範圍內可製成非常形狀穩定的棒材。

一般而言，水的比例為約40 wt%至約70 wt%，較佳為約50 wt%至約68 wt%。

較佳地，含有至少一保濕劑及/或軟化劑，其特別是選自甘油、山梨醇、丙二醇、蔗糖及多官能醇之群組，其中保濕劑及/或軟化劑的比例較佳為約2 wt%至約25 wt%，特別是約6 wt%至約15 wt%。

較佳地，本發明之膠黏劑組合物基本上不含有機溶劑，特別是不含沸點低於200℃的溶劑。

在本發明之膠黏劑組合物中可存在至少一pH指示劑，特別是轉換範圍為pH 7至pH 11的pH指示劑，其中該pH指示劑之比例較佳為小於0.3 wt%。

在本發明之膠黏劑組合物中可含有選自防腐劑、芳香劑、顏料、抗氧化劑、漂白劑及消泡劑之群組的其他添加劑。此等添加劑在本發明之膠黏劑組合物中的含量通常為最大約2 wt%。

前述澱粉例如可指馬鈴薯澱粉及/或玉米澱粉及/或豌豆澱粉及/或木薯澱粉以及/或者上述之衍生物。

本發明亦有關於一種膠棒，其含有如請求項1至13中任一項之膠黏劑組合物。

本發明之膠黏劑組合物或本發明之膠棒例如可用以下方式製成：將其含有之脂肪酸鹽（皂）作為脂肪酸鹽進行添加。亦可將期望之脂肪酸與相應的皂化試劑（如NaOH，KOH等等）混合在一起，從而透過脂肪酸與相應的鹼發生反應來獲得相應的皂。

較佳實施例之詳細說明 實例：製造本發明之膠棒：

在75-85℃條件下將表1所示組分混合。透過鹼化將脂肪酸皂化。為了無氣泡地獲得該材料，在真空下攪拌該材料數分鐘。隨後將熱的混合物注入膠棒成型坯件。冷卻後，透過上述方式製成之膠黏劑組合物凝固成膠棒。 配方：

膠棒配方 顏色：白色	實例1 （比較實例）1)	實例2 （比較實例）	實例3 （本發明）	先前技術 （比較實例）	實例4 （本發明）	實例5 （本發明）
自黏聚合物 （澱粉/改質澱粉）	20.8	25.5	20.8	23.3	20.8	21.3
飽和脂肪酸 C14-C18	-	4.3	4.6	5.7	4.6	4.6
技術油酸 C18:1-3	4.3	-	0.5	-	0.5	-
蔗糖	-	-	-	15	15	-
甘油	10	10	10	-	-	10
氫氧化鈉	0.9	0.9	1.0	1.4	1.0	0.92)
己內醯胺		-	-	1.0	-	-
輔劑		0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
水		59	62.8	53.3	57.8	62.9

¹⁾ 棒材未凝固²⁾ 85 wt%的NaOH+15 wt%的KOH

藍色自脫色膠棒配方	實例6（比較實例）	實例7（本發明）
自黏聚合物 （澱粉/改質澱粉）	20.8	20.8
飽和脂肪酸 C14-C18	4.6	4.6
技術油酸 C18:1-3	-	0.3
蔗糖	-	-
甘油	10	10
氫氧化鈉	1.1	1.1
瑞香草酚苯二甲內	0.1	0.1
己內醯胺	-	-
輔劑	0.3	0.3
水	63.1	62.8

表1 比較試驗

所有比較試驗皆在恆定之測試條件下進行。為此，在測試開始前在20℃/65%相對濕度條件下對膠棒及測試材料進行調溫24小時。磨損：

測定在恆定負荷下膠黏材料在規定長度之紙幅上自動移動所引起的重量損失。

在測量前將膠棒旋出約0.5 cm，用刀切下以確保可比性。若在測量期間在套管邊緣形成膠黏劑團塊或者團塊在紙張上斷裂，則僅將其視為損失質量。從而確保唯有實際施覆於紙張的膠黏劑方被考慮在內。自五個單個測量的算術平均值中得出結果。 測試速度：0.5 米/秒 測試距離：1米 總重量：700 克抗壓強度：

抗壓強度定義為膠棒在崩潰前的抗壓負荷下所能容忍的最大力Fmax，單位為N。藉由型號為Z2.5的管頭（Zwick）進行抗壓強度測試。為此，將棒柱（21克時的直徑為22 mm，8.2克時的直徑為16 mm）以30 mm的最小長度鎖定在壓緊鉗之間。進給速度為70 mm/min。藉由梯度中的最大值來確定最大壓力值。自五個單個測量的算術平均值中得出結果。膠黏效率：

膠黏效率定義為：成功黏合所需的施覆次數，以及將一張紙沿長邊與對邊黏合在一起形成環狀所需的膠黏劑量。為此，藉由前述之磨損法將膠黏劑沿長邊（29 cm）自動塗覆至紙張。隨後，在恆定之壓緊力（滾壓機）及恆定之滾壓速度下自動地直接與對邊黏合在一起形成環狀。

每個膠黏劑配方用來黏合共30張紙（DIN A4）。

MAESTRO mondi color的淡綠色DIN A4紙，160 g/m²。

若該環狀在5秒內重新展開，則重複進行黏合直至黏合成功。所消耗的膠黏劑總量與膠黏效率成正比。膠黏效果相當於至少5秒後仍能保持住的30張紙的比例。手動張紙吸力值：

確定紙張吸力值時，測定膠黏材料與紙張裂紋間的時間段。將膠黏材料旋出約0.5 cm並用刀切下，從而獲得平滑表面。在規定的測試條上居中地自左往右塗覆膠黏材料1次，並且通過手指按壓來疊合地壓緊第二測試條。立即操縱秒錶。隨後將此等測試條均勻地拉扯開來直至產生紙張裂紋並確定時間。自五個單個測量的算術平均值中得出結果。試驗結果：

棒材尺寸：21克	實例1（比較實例1 ）	實例2 （比較實例）	實例3（本發明）	StdT （比較實例）	實例5（本發明）
磨損[mg/m]	未說明	119	138	117	121
抗壓強度[N]	未說明	63	79	72	93
張紙吸力[s]	未說明	17	17	45	15
結論：	僅具飽和脂肪酸的配方呈液態	標準品質	磨損加劇情況下抗壓強度有所提高	標準品質	磨損相似情況下抗壓強度有所提高

棒材尺寸：21克	實例6（比較實例）	實例7（本發明）
磨損[mg/m]	84	122
抗壓強度[N]	72	71
張紙吸力[s]	20	20
結論：	標準品質	磨損相同情況下抗壓強度有所提高

表2

棒材尺寸：8.2克	實例2 （比較實例）	實例3（本發明）	先前技術 （比較實例）
磨損(mg/m)	147	150	400
抗壓強度	33	42	23
張紙吸力	17	17	45
結論：	標準品質	磨損相似情況下抗壓強度有所改善	壓力穩定性較差的非常軟的棒材

表3 差異化磨損：

	實例2 （比較實例）	實例3（本發明）	先前技術 （比較實例）
棒材尺寸	21克	21克	21克
淨磨損(mg/m)	99 ± 7	138 ± 8	83 ± 10
總磨損（包括紙張上或棒材的磨損邊緣上的絨毛/碎塊[mg/m]	119 ± 9	138 ± 8	117 ± 12
磨損差值[mg/m]=絨毛/碎塊=損失質量或不清潔的塗覆狀況	20	0	40
結論：	不清潔，塗抹並拉扯線絲	清潔的使用	不清潔，塗抹並拉扯線絲

表4 膠黏效率： [克/30張紙/5秒]

	實例2 （比較實例）	實例3（本發明）	先前技術 （比較實例）
總消耗[克/30張紙] = 膠黏效率	2.25	1.367	1.621
黏合保持住至少5秒的應用次數	56	30	42
5秒後重新展開的黏合(x)	2	0	11
成功率[(x-30)/30，單位為%]	93	100	63

表5

結論：均勻且無損耗的磨損對總消耗有積極作用，因為所需後續施覆較少。

如表2所示，實例1中的組合物無法用來製造膠棒，因為此種膠黏劑組合物並非固態。其原因在於不存在飽和脂肪酸。

如表2和3進一步所示，用實例3、5及7中之本發明的組合物能夠在耐磨/抗壓強度方面達到最佳結果。

如表4所示，實例3中之本發明的組合物與實例2及先前技術中之組合物相比在淨磨損方面有所改善。

如表5所示，實例3中之本發明的組合物在膠黏效率方面亦達到最佳結果。

(無)

Claims (13)

1. 一種用於膠棒之膠黏劑組合物，其含有至少一自黏聚合物、至少一飽和脂肪酸之鈉鹽以及水，其中，該膠黏劑組合物進一步含有至少一不飽和脂肪酸之鹽及/或至少一飽和脂肪酸之鉀鹽。
2. 如請求項1之膠黏劑組合物，其中，該不飽和脂肪酸之鹽係單或多元不飽和脂肪酸之鹽，其特別是具有C14:x-C20:x之鏈長，其中x=1-3，較佳係油酸及/或亞麻油酸之鹽。
3. 如請求項1或2中任一項之膠黏劑組合物，其中，該飽和脂肪酸之鈉鹽係鏈長為C12至C22，較佳為C14至C18的飽和脂肪酸之鈉鹽。
4. 如請求項1至3中任一項之膠黏劑組合物，其中，該至少一不飽和脂肪酸之鹽及/或該至少一飽和脂肪酸之鉀鹽的比例為約0.1 wt%至約3 wt%，較佳為約0.3 wt%至約1 wt%。
5. 如請求項1至4中任一項之膠黏劑組合物，其中，該至少一不飽和脂肪酸之鹽及/或該至少一飽和脂肪酸之鉀鹽相對所有所含脂肪酸及/或脂肪酸鹽的總量而言的比例為約2 wt%至約40 wt%，較佳為約5 wt%至約20 wt%。
6. 如請求項1至5中任一項之膠黏劑組合物，其中，該自黏聚合物係澱粉及/或澱粉衍生物，特別是馬鈴薯澱粉及/或玉米澱粉及/或豌豆澱粉及/或木薯澱粉以及/或者上述之衍生物，其中該自黏聚合物在本發明之膠黏劑組合物中的比例較佳為約10 wt%至約30 wt%，特別是約15 wt%至約25 wt%。
7. 如請求項1至6中任一項之膠黏劑組合物，其中，該飽和脂肪酸之鈉鹽的比例為約3 wt%至約10 wt%，較佳為約4 wt%至約6 wt%。
8. 如請求項1至7中任一項之膠黏劑組合物，其中，水的比例為約40 wt%至約70 wt%，較佳為約50 wt%至約68 wt%。
9. 如請求項1至8中任一項之膠黏劑組合物，其中，含有至少一保濕劑及/或軟化劑，其特別是選自甘油、山梨醇、丙二醇、蔗糖及多官能醇之群組，其中保濕劑及/或軟化劑的比例較佳為約2 wt%至約25 wt%，特別是約6 wt%至約15 wt%。
10. 如請求項1至9中任一項之膠黏劑組合物，其中，該膠黏劑組合物基本上不含有機溶劑，特別是不含沸點低於200℃的溶劑。
11. 如請求項1至10中任一項之膠黏劑組合物，其中，含有至少一pH指示劑，特別是轉換範圍為pH 7至11的pH指示劑，其比例較佳為小於0.3 wt%。
12. 如請求項1至11中任一項之膠黏劑組合物，其中，該膠黏劑組合物含有選自防腐劑、芳香劑、顏料、抗氧化劑、漂白劑及消泡劑之群組的其他添加劑，其中該等添加劑的比例為最大約2 wt%。
13. 一種膠棒，其含有如請求項1至12中任一項之膠黏劑組合物。