TW202225361A - 水性黏著劑組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種水性層壓阻隔黏著劑組合物，其包含：（a）水基丙烯酸聚合物乳液組分，其具有高於-20℃之Tg；（b）至少一種奈米纖維素組分，其包括長度/寬度比為10至1,000之纖維及/或晶體；及（c）視情況選用之至少一種異氰酸酯交聯劑組分；用於製備上述水性層壓阻隔黏著劑組合物之方法；及使用上述水性層壓阻隔黏著劑組合物製得之層壓結構。

Description

水性黏著劑組合物
本發明係關於一種水性黏著劑組合物；且更特定言之，本發明係關於一種滿足以下條件之水性層壓黏著劑組合物：適用於經由層壓過程將兩個薄膜層壓在一起、有利地展現增強的氧及水阻隔特性，及適用於軟包裝應用。
使用層壓黏著劑將不同基材黏合在一起，以用於食品軟包裝應用。通常，軟包裝需要良好透明度、高剝離強度、抗穿隧性及良好阻隔效能，以幫助保持包裝完整及食品安全/可靠。最近，市場上需要具有良好阻隔特性之黏著劑以用於降低食品包裝之透氧性。降低食品包裝之透氧性可潛在地簡化此類食品包裝之包裝結構、降低使用成本，且使包裝可回收。迄今為止，實現阻隔效能提高之阻隔黏著劑調配物係主要基於：（1）在調配物中添加無機顆粒或（2）在調配物中使用晶體聚合物。以上方法中之每一者均提高所形成之層壓結構之阻隔效能，但每種方法均具有其自身限制。舉例而言，由應用觀點出發，無機顆粒傾向於在調配物中沈降且引起圓筒堵塞問題。晶體聚合物方法具有溶劑問題且對環境影響較大，與自溶劑性轉向水性或無溶劑型黏著劑之趨勢不符。
部分歸因於水性黏著劑對環境影響較小、成本較低且易於處理，水性黏著劑廣泛用於一般至中等效能之食品包裝應用。已知之丙烯酸乳液基黏著劑系統對廣泛範圍之結構展現良好黏著性，且符合政府法規。然而，水基黏著劑通常不具有良好阻隔效能。因此，需要提供具有增強的氧阻隔效能之水性乳液基層壓黏著劑調配物，使得水性層壓黏著劑調配物可有利地用於軟包裝應用。
本發明係關於一種水性（或無溶劑或不含溶劑型）黏著劑組合物（本文中縮寫為「WAC」），其用於將兩個薄膜層壓在一起以形成多層層壓結構之層壓過程。
在一個實施例中，本發明之WAC包含丙烯酸乳液基黏著劑組合物及預定的足夠量之奈米纖維素成分或添加劑，使得當使用含有奈米纖維素添加劑之WAC來製備層壓物時，該層壓物之氧阻隔效能與由不含奈米纖維素添加劑之標準黏著劑調配物製備的層壓物相比得到提高。
在較佳實施例中，本發明之WAC為水性層壓阻隔黏著劑組合物，其包含：（a）水基丙烯酸聚合物乳液組分，其具有高於攝氏-20度（℃）之玻璃轉化溫度（Tg）；（b）至少一種奈米纖維素組分，其包括具有2奈米（nm）至25奈米之寬度且具有10至1,000之長度/寬度比的纖維及/或晶體；及（c）視情況選用之至少一種異氰酸酯交聯劑組分。
在其他實施例中，本發明包含一種使用上述WAC製備之層壓結構及使用本發明之WAC形成層壓物的方法。
有利的是，與先前已知的習知黏著劑調配物相比，本發明之WAC可容易地覆蓋金屬化層壓結構，同時具有增強的氧阻隔效能。
在一個廣泛實施例中，本發明係關於一種用於製備層壓物之WAC，該WAC包含（a）水性丙烯酸乳液基組分；（b）至少一種水基奈米纖維素組分；及（c）視情況選用之至少一種交聯劑組分。本發明之獨特WAC有利地具有良好阻隔效能；用於製造具有良好阻隔特性之多層層壓物，該等特性適合賦予由層壓物製成之包裝製品。一般而言，黏著劑組合物WAC用於將至少兩個薄膜基材黏合在一起，以形成複合多層層壓結構。在層壓過程中，藉由將黏著劑施用於基材層中之至少一者且隨後將兩個基材接觸在一起來將WAC安置於兩個薄膜基材層之間。接著固化黏著劑以將兩個基材層黏合在一起。
適用於本發明之水性丙烯酸乳液基組分，即組分（a），為水基或水性丙烯酸聚合物乳液，其係由聚合物乳液領域中熟知之方法製成，包含例如水中之丙烯酸單體之自由基聚合。用於製造乳液之單體可包含例如乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、N-羥甲基丙烯醯胺、丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯及其混合物。
如本文所用，「水性」丙烯酸聚合物乳液為一種乳液，其在25℃時呈液態且基於乳液之重量，在一個實施例中，含有3重量百分比（%）或更高，在另一實施例中，50重量%或更高，在另一實施例中，60重量%或更高，且在另一實施例中，70重量%或更高之水作為連續流體介質。水性介質中所含之聚合物以水性介質中之離散液滴或顆粒形式分佈/分散於整個水性介質中。
適用於本發明之水性丙烯酸聚合物乳液具有精細地分散於水中之聚合物顆粒，其中聚合物顆粒之大小可在50奈米至1,000奈米（0.05微米[μm]至1.0微米）solids之範圍內。水性丙烯酸聚合物乳液亦具有高分子量，例如，在一個實施例中，在500,000至1,000,000範圍內。乳液具有高抗剪切性、低黏度及高應用固體。
適用於本發明之奈米纖維素，即組分（b）可包含一或多種化合物，包含（但不限於）親水性奈米纖絲；木質素改質之疏水性奈米纖絲、奈米晶體及其混合物。可將奈米纖維素添加至水性丙烯酸乳液組分（a）中且與其混合以形成WAC，隨後添加視情況選用之交聯劑組分（c）。
適用於本發明之一些市售奈米纖維素化合物之實例可包含例如親水性奈米晶體，諸如BioPlus TMNanocrystal（可自American Process購得）；親水性奈米纖絲，諸如BioPlus TMNanocrystal（可自American Process購得）；Nanofibril（可自American Process購得）及其混合物。
基於黏著劑組合物之總乾重，本發明之方法中所使用之奈米纖維素的量為例如，在一個通用實施例中，自0.25重量百分比（wt%）至15重量%，在另一實施例中，自0.5重量%至10重量%，且在另一實施例中，自1重量%至7重量%。
在一些實施例中，可將異氰酸酯交聯劑添加至水性組分中。在一些實施例中，異氰酸酯交聯劑每分子具有兩個或更多個異氰酸基。在一些實施例中，異氰酸酯交聯劑每分子具有三個或更多個異氰酸基。在一些實施例中，異氰酸酯交聯劑為單體二異氰酸酯之三聚體。
在一些實施例中，用於製造異氰酸酯交聯劑之單體二異氰酸酯為單體脂族二異氰酸酯。單體脂族二異氰酸酯之適合的實例包含（但不限於）1,6-六亞甲基二異氰酸酯（「HDI」）、1-異氰酸基-3-異氰酸基甲基-3,5,5-三甲基-環己烷（「IPDI」）、4,4'-二異氰酸基-二環己基甲烷（H12MDI）、二-異氰酸基甲基-環己烷（「ADI」）及其任何組合。上文所述之單體芳族二異氰酸酯可視情況用於製備聚異氰酸酯交聯劑。
適用於本發明之脂族交聯劑組分之一些市售產品之實例包含例如可購自陶氏化學公司（Dow Chemical Company）之CR9-101；可購自科思創公司（Covestro Company）之Desmodur N 3200、Bayhydur 302及Desmodur Quix 175；及其混合物。
以包含組分A及B之黏著劑組合物中之組分之總重量計，異氰酸酯交聯劑之量為例如，在一個實施例中，自0.1重量%至10重量%，在另一實施例中，自0.5重量%至7重量%，且在另一實施例中，自1重量%至5重量%。
在一些實施例中，本發明之WAC可包含一或多種視情況選用之添加劑，包含（但不限於）例如增黏劑、塑化劑、流變改質劑、助黏劑、抗氧化劑、填充劑、著色劑、界面活性劑及其中兩者或更多者之組合。
當用於本發明時，其他視情況選用之組分之量可為例如，在一個實施例中，自0重量%至10重量%，在另一實施例中，自0.01重量%至5重量%，且在另一實施例中，自0.1重量%至3重量%。
在一個廣泛實施例中，用於製備層壓物之本發明之WAC係藉由以下製備： 充分混合、摻和或摻合預定量之（a）水性丙烯酸乳液基組分；（b）至少一種分散於水中之奈米纖維素組分；及（c）視情況選用之至少一種交聯劑組分，或任何其他視情況選用之成分或添加劑（視需要）。將以上形成WAC混合物之組分在加工條件下混合在一起，使得以上組分充分混合在一起，以形成均勻且均質之WAC。構成WAC之成分可藉由任何已知的黏著劑混合過程及設備（諸如衝擊式混合器）混合在一起。
在根據上文所述之方法製成WAC後，由所得WAC製成層壓結構；且該層壓結構又用於製造層壓製品或產品，諸如用於包裝食品物質之包裝。由根據上文所述之方法製備之所得WAC展現的一些有利特性可包含例如WAC能夠:（1）對薄膜具有強黏合黏著性效能(亦即，所得WAC提供良好密封強度)；（2）提供具有良好阻隔特性之層壓物。
在一個廣泛實施例中，本發明之層壓結構包含至少兩個薄膜層基材之組合，該等基材藉由使用本發明之WAC形成的且安置於兩個基材之間的黏著劑層黏著或黏合在一起。舉例而言，層壓結構包含：（i）第一薄膜基材層；（ii）第二薄膜基材層；及（iii）用於黏結層（i）及（ii）之上文所描述之WAC層。若需要，可使用一或多個其他視情況選用之薄膜基材層以製備多層層壓結構。
本發明之層壓產品之第一層（組分（i））可由一或多種材料製成，包含例如聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺、聚苯乙烯、環烯烴共聚物、聚氯乙烯、苯乙烯丁二烯及其類似物。在一個較佳實施例中，適用於本發明之第一層之材料可為聚丙烯、金屬化聚丙烯、聚乙烯及其組合。適用於本發明之第一層之一些市售材料之實例可包含例如雙向拉伸聚丙烯（可自FILMTECH, INC.購得）；金屬化拉伸聚丙烯（可自FILMTECH, INC.購得）、聚乙烯（可自Berry Plastics購得）；及其混合物。在另一較佳實施例中，第一薄膜層可由例如密度為0.89公克/立方公分（g/cc）至0.92公克/立方公分之聚丙烯製成。
本發明之層壓產品中所使用之第一層之厚度為例如，在一個實施例中，自10微米至200微米，在另一實施例中，自15微米至150微米，且在另一實施例中，自20微米至125微米。
如前所述，在一個實施例中，本發明之層壓產品之第二層（組分（ii））可由與第一層相同之材料製成；且因此，所得多層層壓物具有更易於回收之優點。在另一實施例中，第二層可由與第一層不同之一或多種材料製成。
當層壓產品之第二層由與第一層不同之聚合物製成時，第二層可包含例如聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺、聚苯乙烯、環烯烴共聚物、聚氯乙烯、苯乙烯丁二烯及其混合物。在一個較佳實施例中，適用於本發明之第二層之材料可為聚乙烯、金屬化聚丙烯、聚丙烯及其混合物。適用於本發明之第二層之一些市售材料之實例可包含例如聚乙烯（可自Berry Plastics購得）；及雙向拉伸聚丙烯及金屬化聚丙烯（可自FILMTECH, INC.購得）；及其混合物。在另一較佳實施例中，當與第一層不同時，第二薄膜層可由例如密度為0.915公克/立方公分至0.967公克/立方公分之聚乙烯製成。
用於本發明之薄膜中之第二層之厚度為例如在一個實施例中，自10微米至200微米，在另一實施例中，自15微米至150微米，且在另一實施例中，自20微米至125微米。
用於黏結第一薄膜基材層及第二薄膜基材層之本發明之WAC層已在上文中描述。在一些實施例中，WAC層之厚度可為例如在一個實施例中自0.5微米至8微米，在另一實施例中自1微米至6微米，且在另一實施例中自1微米至4微米。
在一個通用實施例中，用於製備上文所述之多層層壓產品的方法包含以下步驟：（I）將本發明之黏著劑組合物施用於第一層及/或第二層之表面之至少一部分；（II）使第一層與第二層接觸，使得黏著劑安置於第一層與第二層之間；及（III）固化黏著劑以形成多層層壓產品，其包括藉由固化之黏著劑黏合至第二層之第一層。
在一個較佳實施例中，用於製備多層層壓結構之方法包含以下步驟：（I）提供至少第一基材；（II）提供至少第二基材；（III）提供本發明之水性層壓黏著劑組合物；（IV）在第一基材或第二基材之一個表面之至少一部分上施用本發明之水性層壓黏著劑組合物之塗層，以在第一基材或第二基材之表面上形成水性層壓黏著劑組合物之塗膜層；（V）使第一基材與第二基材塗層接觸，使得水性層壓黏著劑組合物之塗膜層安置於第一基材與第二基材之間且形成層狀層壓結構；以及（VI）固化第一基材與第二基材之間的黏著劑組合物，以使第一基材藉由固化之黏著劑層附著至第二基材，使得形成黏合之多層層壓結構。
本發明之層壓膜結構包含使用阻隔黏著劑組合物而非標準習知黏著劑組合物黏合在一起之聚合物製成之薄膜；且與含有標準習知黏著劑組合物之層壓物相比，本發明之層壓膜結構仍達成類似或增強的阻隔特性。由本發明之上述方法製得之層壓產品所展現的有利特性中之一者可包含例如具有改良的氧氣透過率（OTR），亦即降低的OTR之層壓物。
因為層壓膜結構可設計成具有各種層材料、層數目、薄膜厚度及其他特性，所以特定層壓結構之OTR將視例如第一層及第二層之各種特性而定。作為說明且不作為限制，在一個實施例中，本發明之層壓結構的OTR通常比由使用不含標準黏著劑中之奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低10%，在另一實施例中，比由使用不含奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低15%，在另一實施例中，比由使用不含奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低25%，且在再一實施例中，比由使用不含奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低50%。在另一實施例中，本發明之層壓結構的OTR比由使用標準黏著劑組合物製成之層壓物低10%至90%，該標準黏著劑組合物不含標準黏著劑組合物中所存在之奈米纖維素添加劑。
如上文所述製備之層壓物可用於例如軟包裝應用；及家庭及個人護理應用。在一個較佳實施例中，層壓物用於製造多層層壓結構產品或製品，諸如用於包裝食品之包裝、小袋或容器。在較佳實施例中，層壓物由兩個聚合物膜之層及一個黏著劑層製成，其中該黏著劑層安置於兩個膜層之間，將兩個聚合物膜黏合在一起。製造諸如食品包裝製品之製品之方法可由熟習食品包裝製造之技術者進行。
如上文所述，藉由使用本發明之阻隔黏著劑層替代標準黏著劑，透過層壓結構之氧氣之滲透率降低；且因此，與具有標準習知黏著劑組合物之層壓物相比，使用上文所述之層壓物製得之製品將具有相同（維持）或提高的氣體阻隔特性。舉例而言，由上文所述之本發明之層壓物所展現之OTR的改良（亦即，降低）又使由該層壓物製成之最終製品具有相同的由該層壓物所展現之OTR之改良。
另外，具有「ABA」結構之多層層壓物可有利地為簡單、易於製造之結構，且亦可有利地為可回收的，使得由層壓物製成之食品包裝為環境友好的。ABA層壓結構為多層層壓物，其中「A」為聚合物膜層且「B」為本發明之阻隔黏著劑層。ABA結構具有兩個相同聚合物膜層A。
根據上文所述之方法製備的多層層壓結構展現若干有利特性，包含例如增強的阻隔特性，尤其根據OTR量測之氧阻隔特性及/或根據水蒸氣透過率（WVTR）量測之水蒸氣阻隔特性。舉例而言，如上文所述，特定層壓結構之OTR將視例如第一層及第二層之各種特性而定。作為說明且不作為限制，在一個實施例中，本發明之層壓結構的OTR通常比由使用不含標準黏著劑中之奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低10%，在另一實施例中，比由使用標準黏著劑組合物製成之層壓物低15%，在另一實施例中，比由使用標準黏著劑組合物製成之層壓物低25%，且在另一實施例中，比由使用標準黏著劑組合物製成之層壓物低50%。在另一實施例中，本發明之層壓結構的OTR比由使用標準黏著劑組合物製成之層壓物低10%至90%，該標準黏著劑組合物不含標準黏著劑調配物中所存在之奈米纖維素添加劑。
層壓結構之WVTR特性亦將視例如第一層及第二層之各種特性而定。作為說明且不作為限制，在一個實施例中，本發明之層壓結構的WVTR通常比由使用不含標準黏著劑中之奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低10%，在另一實施例中，比由使用不含奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低15%，在另一實施例中，比由使用不含奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低25%，且在另一實施例中，比由使用不含奈米纖維素添加劑之標準黏著劑組合物製成之層壓物低50%。在另一實施例中，本發明之層壓結構的WVTR比由使用標準黏著劑組合物製成之層壓物低10%至90%，該標準黏著劑組合物不含標準黏著劑組合物中所存在之奈米纖維素添加劑。
本發明之WAC係用於製備多層層壓物，且該層壓物又用於製造產品或製品，且尤其可受益於具有增強的阻隔特性的製品。舉例而言，層壓物可用於包裝應用以形成小袋、小包、自立袋、或其他袋狀構件或容器，且尤其用於包裝食品之容器。如上文所述製備之層壓物可用於其他應用，例如軟包裝應用；及家庭及個人護理應用。
實例 呈現以下實例以進一步詳細說明本發明，但不應理解為限制申請專利範圍之範疇。除非另外指明，否則所有份數及百分比均以重量計。
以下本發明之實例（Inv. Ex.）及比較實例（Comp. Ex.）中所用之各種材料說明於表I中。 表I-黏著劑調配物原材料
成分 成分之簡單說明 成分之供應商
ROBOND™ L330 含有45%固體之丙烯酸乳液 陶氏化學公司（陶氏）
CR 9-101 含有100%固體的基於六亞甲基二異氰酸酯（HDI）之水分散性聚異氰酸酯 陶氏
BioPlus TMNanocrystal 含有2%固體之分散於水中的親水性奈米晶體(CNC)：其中奈米晶體之寬度為4至5奈米且長度為50至500奈米 American Process
BioPlus TMNanofibril 含有2.9%固體之分散於水中的親水性奈米纖絲(CNF)：其中奈米纖絲之寬度為5至20奈米且長度為500奈米至若干微米 American Process
BioPlus TML-Nanofibril 含有2.4%固體之分散於水中的木質素改質之疏水性奈米纖絲(CNFL)：其中奈米纖絲之寬度為5至20奈米且長度為500奈米至若干微米 American Process
黏著劑之製備 實例1 在此本發明之實例1中，首先將10份BioPlus TMNanofibril化合物添加至90份ROBOND TML330化合物中；且隨後使用混合器（FlackTek高速混合器）將兩種化合物以每分鐘約3,000轉（rpm）混合3分鐘（min）。隨後，將2份CR 9-101緩慢添加至ROBOND TML330與BioPlus TMNanofibril之混合物中；且隨後使用機械混合器將混合物混合30分鐘，隨後將所得混合物傾倒至層壓機之黏著盤中。
實例2 在此本發明之實例2中，首先將30份BioPlus TMNanofibril化合物添加至70份ROBOND TML330化合物中；且隨後使用與本發明之實例1中所述相同的混合器及程序混合兩種化合物。
實例3 在此本發明之實例3中，首先將10份BioPlus TML Nanofibril化合物添加至90份ROBOND TML330化合物中；且接著使用與本發明之實例1中所述相同的混合器及程序混合兩種化合物。
實例4 在此本發明之實例4中，首先將20份BioPlus TMNanocrystal化合物添加至80份ROBOND TML330化合物中；且隨後使用與本發明之實例1中所述相同的混合器及程序混合兩種化合物。
比較實例A 在此比較實例A中，將2份 CR 9-101化合物緩慢添加至100份ROBOND TML330化合物中；且隨後使用機械混合器將兩種化合物混合30分鐘，隨後將所得混合物傾倒至層壓機之黏著盤中。
表II描述用於上述實例1至實例4及比較實例A中之黏著劑調配物。 表II-黏著劑組合物
成分     調配物(份)
本發明之實例1 本發明之實例2 本發明之實例3 本發明之實例4 比較實例A
ROBOND TML 330 90 70 90 80 100
BioPlus TMNanofibril 10 30      
BioPlus TML Nanofibril     10    
BioPlus TMNanocrystal       20  
CR 9-101 2 2 2 2 2
層壓結構之製備 在實例及比較實例中用於製備層壓結構之第一及第二薄膜基材包含：作為第一基材之BOPP及作為第二基材之金屬化BOPP（BOPP/金屬化BOPP）。
實例5 在此本發明之實例5中，使用BOPP及金屬化BOPP薄膜以及本發明之實例1中所製備之水基黏著劑製備層壓結構。在室溫下使用Nordmeccanica Labo Combi 400試驗規模之塗佈機製備層壓物。在層壓之前對薄膜進行電暈處理。用於層壓過程以及塗佈機中之夾持點的溫度為160℉（71℃）。層壓過程以及塗佈機包含三個乾燥區；且用於層壓過程之三個乾燥區的乾燥溫度分別為160℉（71℃）、170℉（77℃）以及180℉（82℃）。評估所得BOPP/金屬化BOPP層壓結構，以確保黏著劑在普通層壓結構中之效能。保持塗層重量為約2.35磅/令(lbs/ream) (3.8公克/平方公尺[g/m 2])。隨後在受控環境中，例如在25℃及50%相對濕度（RH）下固化所製備之層壓結構。
實例6 在此本發明之實例6中，除了保持塗層重量為約2.30磅/令(3.7 g/m 2)以外，根據與本發明之實例5中所述相同之程序，使用BOPP及金屬化BOPP薄膜以及本發明之實例2中所製備之水基黏著劑製備層壓結構。
實例7 在此本發明之實例7中，除了保持塗層重量為約2.20磅/令(3.6 g/m 2)以外，根據與本發明之實例5中所述相同之程序，使用BOPP及金屬化BOPP薄膜以及本發明之實例3中所製備之水基黏著劑製備層壓結構。
實例8 在此本發明之實例8中，除了保持塗層重量為約1.9磅/令(3.1公克/令)以外，根據與本發明之實例5中所述相同之程序，使用BOPP及金屬化BOPP薄膜以及本發明之實例4中所製備之水基黏著劑製備層壓結構。
比較實例B 在此比較實例B中，使用BOPP及金屬化BOPP薄膜以及比較實例A中所製備之水基黏著劑製備層壓結構。除了保持塗層重量為約2.60磅/令(4.2 g/m 2)以外，根據與本發明之實例5中所述相同之程序製備層壓物。
層壓物測試 氧透過率（OTR）量測 根據ASTM方法D3985（「使用庫侖感測器量測透過塑膠膜及薄膜之氧氣透過率的標準測試方法（Standard Test Method for Oxygen Gas Transmission Rate through a Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor）」），使用MOCON OXTRAN 2/21量測所形成之層壓物的氧透過率(OTR)。OTR資料係以每天每平方公尺計之氧之立方公分數之標準單位，即「立方公分O 2/（平方公尺-天）」報導。用於測試以獲得OTR量測值之條件為23℃及85%相對濕度（RH）。
水蒸氣透過率（WVTR）量測 使用WVTR測試單元，以如下方式量測膜層壓物測試樣品之水蒸氣透過率（WVTR）：將測試薄膜樣品固定於測試單元的孔口上，以形成連續的邊界且產生測試單元之內腔室及外腔室。將乾燥之氮氣（N 2）流經由測試單元中之進料口饋入測試單元之內腔室。乾燥之N 2流與面向內腔室之測試薄膜樣品之內表面接觸。同時，將水蒸氣流經由測試單元中之進料口饋入測試單元之外腔室。水蒸氣流與面向測試單元之外腔室之測試薄膜樣品之相對表面（外表面）接觸。任何來自透過薄膜樣品的水蒸氣流之水分將乾燥N 2濕潤；且接著測試單元之內腔室中的任何濕潤對N 2經由測試單元中之出口離開內腔室。任何來自未透過薄膜樣品的水蒸氣流之水分經由外腔室中之出口離開測試單元之外腔室。
離開測試單元之內腔室的濕潤的N 2流動至感測器，其中根據WVTR來量測水分之量且記錄。
表III描述在上述本發明之實例中獲得之層壓結構（具有本發明之黏著劑組合物之測試樣品）及在上述比較實例中獲得之層壓結構（具有習知黏著劑組合物之測試樣品）的阻隔效能結果。
表III-層壓物阻隔效能
黏著劑 實例編號 黏著劑之說明 OTR 立方公分O 2/（平方公尺-天） WVTR（公克H 2O/平方公尺/天）
本發明之實例4 本發明之實例1之含有纖維素奈米纖絲之水性黏著劑 47 0.69
本發明之實例5 本發明之實例2之含有纖維素奈米纖絲之水性黏著劑 44 0.63
本發明之實例6 本發明之實例3之含有木質素改質之纖維素奈米纖絲之水性黏著劑 51 0.51
本發明之實例7 本發明之實例4之含有纖維素奈米晶體之水性黏著劑 43 0.63
比較實例B 比較實例A之不含奈米纖維素添加劑之水性黏著劑 75 0.77
由以上表III中所描述之資料，可發現與比較實例A之不含奈米纖維素添加劑之水性黏著劑調配物相比，本發明之實例1至4之含有奈米纖維素的水性黏著劑調配物展示層壓結構之改良的OTR及WVTR阻隔效能。
無
無

Claims (10)

  1. 一種水性層壓阻隔黏著劑組合物，其包括： （a）水基丙烯酸聚合物乳液組分，其具有高於-20℃之Tg； （b）至少一種奈米纖維素組分，其包括長度/寬度比為10至1,000之纖維及/或晶體；及 （c）視情況選用之至少一種異氰酸酯交聯劑組分。
  2. 如請求項1之黏著劑組合物，其中該水基丙烯酸聚合物乳液組分由水中之至少一種丙烯酸單體之自由基聚合製備；其中該單體係選自由以下組成之群：乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、N-羥甲基丙烯醯胺、丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯及其混合物。
  3. 如請求項1之黏著劑組合物，其中該至少一種奈米纖維素材料係選自由以下組成之群：親水性奈米纖絲；木質素改質之疏水性奈米纖絲、奈米晶體及其混合物。
  4. 如請求項1之黏著劑組合物，其進一步包含至少一種異氰酸酯交聯劑組分，該至少一種異氰酸酯交聯劑組分每分子具有兩個或更多個異氰酸基。
  5. 一種製備水性黏著劑組合物之方法，其包括摻合： （a）水基丙烯酸聚合物乳液組分，其具有高於-20℃之Tg； （b）至少一種奈米纖維素組分，其包括長度/寬度比為10至1,000之纖維及/或晶體；及 （c）視情況選用之至少一種異氰酸酯交聯劑組分。
  6. 一種製造多層層壓結構之方法，其包括以下步驟： （I）提供至少第一基材； （II）提供至少第二基材； （III）提供如請求項1之水性層壓黏著劑組合物； （IV）在該第一基材或該第二基材之一個表面之至少一部分上施用如請求項1之水性層壓黏著劑組合物之塗層，以在第一基材或該第二基材之表面上形成該水性層壓黏著劑組合物之塗膜層； （V）使該第一基材與該第二基材之塗層接觸，使得該水性層壓黏著劑組合物之塗膜層安置於該第一基材與該第二基材之間且形成層狀層壓結構；及 （VI）固化該第一基材與該第二基材之間的黏著劑調配物，以使該第一基材藉由該固化之黏著劑層附著至該第二基材，使得形成黏合之多層層壓結構。
  7. 一種多層層壓結構，其包括： （i）至少第一基材層； （ii）至少第二基材層；及 （iii）安置於該第一基材與該第二基材之間的如請求項1之黏著劑調配物之層；其中該黏著劑經固化以將該第一基材層黏合至該第二基材層。
  8. 如請求項7之層壓物，其中該層壓結構之期望的阻隔效能係與使用不含如請求項1之奈米纖維素組分之標準黏著劑組合物製造的層壓物相比，氧透過率低10%至90%，根據ASTM方法D3985以立方公分O 2/平方公尺/天之單位量測。
  9. 如請求項7之層壓物，其中該層壓結構之期望的阻隔效能係與使用不含如請求項1之奈米纖維素組分之標準黏著劑組合物製造的層壓物相比，水蒸氣透過率低10%至90%，根據ASTM方法F1249以公克H 2O/平方公尺/天之單位量測。
  10. 一種包裝製品，其包括如請求項7之層壓物。
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