專利名稱：合成粘合劑用于制備瓦楞紙板的用途的制作方法
合成粘合劑用于制備瓦楞紙板的用途
本發(fā)明涉及合成粘合劑用于在低于95°C的相對較低溫度下和至少150m/分鐘的高線速度下制備瓦楞纖維板的用途，所述合成粘合劑基于具有高固含量的特定所選合成的分散共聚物的水性分散體，還涉及一種相應(yīng)的制備瓦楞纖維板的方法。
瓦楞纖維板是世界上使用最廣泛的包裝形式之一。其包含至少一張瓦楞紙，所述瓦楞紙粘附于平板紙(襯板)上。瓦楞纖維板通常由三層組成。兩層外部的平面紙層，和粘附于其間的一層瓦楞板層。還有一些瓦楞纖維板分別具有2或3層瓦楞層，并且總共有5或 7層。瓦楞纖維板的制備昂貴、不方便并伴隨著高的原材料和能量需求。在常規(guī)制備方法中，將原紙加熱并用熱蒸汽使其濕潤。這使其具有所需彈性并使其適于成形。為了使其形成瓦楞樣式，將經(jīng)過加熱和潤濕的紙張在熱和壓力下在兩個經(jīng)加熱的槽紋輥間壓出瓦楞。在此常用180°C或更高的溫度。將仍然灼熱的凹槽末端涂以經(jīng)加熱的淀粉基膠并在較小壓力下粘附于襯板。將淀粉基膠加熱至高于淀粉膠凝點(60-64°C)的溫度。通常，還將襯板預(yù)熱，為的是在粘附操作持續(xù)階段在紙張之間開始具有足夠的粘合之前可確保所需的高于淀粉膠凝點的溫度。
CA 1071085記載了一種制備瓦楞纖維板的方法，其中加熱襯板可以是有利的，但不是絕對必要的。一種乙酸乙烯酯均聚物與一種交聯(lián)劑結(jié)合使用。盡管粘合劑制劑本身不必加熱，但壓瓦榜通過用蒸汽在149°C (300 °F)的溫度下加熱并通過使用加熱至99°C (210 T)的輥而實現(xiàn)，因此隨后的粘合在升高的溫度下進行。
DE 2347145記載了一種用于制備瓦楞纖維板的水性分散體形式的粘合劑組合物， 其包含無機顆粒和由苯乙烯_ 丁二烯共聚物組成的聚合物顆粒。在一種間歇式方法中，于室溫下，一張預(yù)制的瓦楞紙在15s的固化時間內(nèi)粘附到一張襯紙上。如此長的固化時間不適于連續(xù)方法。因此，該粘合劑組合物據(jù)稱對于以下情況特別有用在施用粘合劑組合物與將涂有粘合劑組合物的層壓到一起二者之間必須保持一段延遲的時間，例如在大紙包或大紙袋的制備中。
DE 2243687記載了一種用于制備瓦楞纖維板的水性分散體形式的粘合劑組合物， 其包含與某些所選無機顆粒結(jié)合的某些所選合成的聚合物。DE 2243687的發(fā)明要解決的問題是提供一種在最低限度的升高溫度下制備和施用、而在常規(guī)機器上用于制備瓦楞纖維板的粘合劑組合物。當(dāng)所述在最低限度的升高溫度下制備和施用的粘合劑組合物與瓦楞板和預(yù)先加熱或升溫的襯層接觸時，粘合劑組合物的溫度也會變高。為制備瓦楞，將瓦楞紙用蒸汽處理并將槽紋輥加熱至約180°C以進行壓瓦楞工作。DE 3042850記載了一種用于制備瓦楞纖維板的所謂的冷硬化粘合劑。該粘合劑于高溫下施用，并在冷卻時膠凝。該粘合劑主要由溶于水的聚乙烯醇、一種填充劑和一種水溶性硼化合物組成。DE 1594231記載了一種用于制備瓦楞纖維板的可熱活化的粘合劑。該粘合劑包含溶于水的聚乙烯醇、懸浮粘土、草酸鈦絡(luò)合物和碳酸氫銨。EP 0181579記載了一種制備瓦楞纖維板的方法，其中將一種粘合劑組合物于60-95°C下加熱并施用于以常規(guī)方式(即在高溫下)壓瓦楞的紙張的凹槽末端。 所述粘合劑組合物包含水溶液形式的聚乙烯醇。WO 06/086754記載了一種水性粘合劑組合物用涂布機，用于制備瓦楞和層壓板，通過該涂布機可使用比常規(guī)更少的粘合劑。用于施用所述粘合劑的基底是一個瓦楞纖維板，其已經(jīng)包含一張以常規(guī)方式(即在高溫下)制備的瓦楞紙和粘附于其上的一個第一襯板，而一個第二襯板粘附在該第一襯板上。將用于粘合所述第二襯板的粘合劑加熱至，例如，約38°C或43°C (各自為100 110 °F)或施用于經(jīng)加熱的基底。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于高能效地、經(jīng)濟地制備瓦楞纖維板的粘合劑， 通過該粘合劑可在相對較低溫度下和高速度下得到良好的粘合，更特別地，所選粘合劑組合物在低溫下顯示出極快的固化以及極高的初始粘著性。此外，所述粘合劑對于瓦楞纖維板的可回收性的影響(如果有)應(yīng)該最小。
本發(fā)明因此提供了合成粘合劑用于制備瓦楞纖維板的用途，其中所述瓦楞纖維板包含至少一張瓦楞紙和至少一個平面襯板，并且所述瓦楞紙的瓦楞在低于95°C的紙溫和高于150m/分鐘的線速度下產(chǎn)生，
其中在產(chǎn)生瓦楞紙的瓦楞后隨即在一次連續(xù)操作中，將瓦楞板粘合劑——優(yōu)選未經(jīng)加熱——施用于瓦楞紙并將所述瓦楞紙粘附于至少一個第一襯板；
其中所用瓦楞板粘合劑是一種固含量優(yōu)選多于40重量％的水性粘合劑分散體， 基于至少一種合成的分散的聚合物計，所述聚合物選自丙烯酸酯共聚物、乙烯基芳族化合物與共軛脂族二烯的共聚物和乙酸乙烯酯_烯烴共聚物，
其中所述合成的分散的聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于20°C且低于被施用的瓦楞紙的表面溫度。
所用瓦楞板粘合劑是一種基于至少一種合成的分散聚合物的水性粘合劑分散體。 其固含量優(yōu)選地多于40重量％,更優(yōu)選地多于50重量％,例如在50-60重量％范圍內(nèi)。所述粘合劑分散體的PH優(yōu)選地設(shè)定為高于pH 3. 7，更特別地設(shè)定為4與8之間的pH。
所述分散聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg高于20°C，優(yōu)選地不低于25°C，并且低于所述瓦楞紙的表面溫度，即，當(dāng)在低于95°C的溫度產(chǎn)生瓦楞紙的瓦楞時，使用例如Tg低于 950C的聚合物。當(dāng)在低于90°C的溫度產(chǎn)生瓦楞紙的瓦楞時，例如，使用Tg低于90°C的聚合物，依此類推。分散于水性粘合劑制劑中的聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg低于60°C或低于 55°C。優(yōu)選地，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在高于+20°C或不低于+25°C至不高于+70°C或不高于+60°C 的范圍內(nèi)，或在不低于+25°C至不高于+55°C的范圍內(nèi)。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg應(yīng)理解為意指隨著分子量增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度所趨向的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度極限，根據(jù) G. Kanig(Kolloid_Zeitschrift&Zeitschrift fiir Polymere, 190 欄，第I頁，方程I)。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可用示差掃描量熱法(Differential Scanning Calorimetry, ASTM D 3418-08，“中點溫度(midpoint temperature) ”)確定。通過有目的地改變單體類型和數(shù)量，本領(lǐng)域技術(shù)人員能根據(jù)本發(fā)明制備其聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在所需范圍內(nèi)的水性聚合物組合物。通過Fox方程可以定向。根據(jù)Fox(T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1956 [Ser. II] I,第 123 頁和根據(jù) Ullmann，s Encvi'lopiidie der technischen Chemie,卷 19，第 18 頁，第 4 版，Verlag Chemie, Weinheim, 1980),至多輕度交聯(lián)的共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由下式得到良好的近似
!/Tg=XVTg^xVTg2+. . . . xn/Tgn，
其中x1、？.......xn是單體1、2.......η的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Tg\ Tg2.......Tgn、是各自僅由單體1、2、……η之一構(gòu)成的聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(以開氏溫度計)。大多數(shù)單體的均聚物的Tg值是已知的，并且列舉在例如Ullmann’ s Ecyclopedia of Industrial Chemistry,卷5，卷A21,第169頁，VCH Weinheim, 1992 ;均聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的其它來源為，例如 J. Brandrup, E. H. Immergut, Polymer Handbook,第 I 版，J. Wiley, New York 1966，第 2 版· J. Wiley, New York 1975，和第 3 版· J. Wiley, New York 1989。
瓦楞板粘合劑的最低處理溫度優(yōu)選地低于80°C或不高于60°C，例如在5_60°C 的范圍內(nèi)。最低處理溫度是使瓦楞板粘合劑對于施用于紙張具有足夠的流動性——更具體地，使粘合劑的粘度小于7000mPas或小于5000mPas，例如在2000至5000mPas的范圍內(nèi)——的溫度。即將施用前，粘合劑分散體的粘度優(yōu)選地小于7000mPas或小于6000mPas， 例如在2000至5000mPas的范圍內(nèi)。粘度可在Brookfield粘度計(RVT轉(zhuǎn)子5，10轉(zhuǎn)/分鐘)中在施用溫度(例如20°C )下測量。60°C下，粘合劑分散體的粘度優(yōu)選地小于7000mPas 或小于5000mPas，例如在2000至5000mPas的范圍內(nèi)。20°C下，粘合劑分散體的粘度更優(yōu)選地小于7000mPas或小于5000mPas,例如在2000至5000mPas的范圍內(nèi)。
本發(fā)明方法中所用分散的合成聚合物選自丙烯酸酯共聚物、乙烯基芳族化合物與共軛脂族二烯的共聚物和乙酸乙烯酯-烯烴共聚物。它們可通過烯鍵式不飽和化合物(單體)的自由基聚合而獲得。
用于本發(fā)明的丙烯酸酯共聚物是由至少兩種不同的(甲基)丙烯酸酯形成的共聚物。下文中，符號“(甲基)丙烯酸”用作“丙烯酸或甲基丙烯酸”的簡寫。所述丙烯酸酯共聚物含有優(yōu)選地達到至少60重量％或達到至少80重量％、更優(yōu)選地達到至少90重量％或達到至少95重量％、最高達到100重量％的(甲基)丙烯酸酯、優(yōu)選地(甲基)丙烯酸C1-C2tl 燒基酷。合適的(甲基)丙稀酸酷單體例如為具有C1-C2tl燒基的(甲基)丙稀酸燒基酷。 優(yōu)選丙稀酸C1-Cltl燒基酷和甲基丙稀酸C1-Cltl燒基酷，更優(yōu)選丙稀酸C1-C8燒基酷和甲基丙烯酸C1-C8烷基酯。極特別優(yōu)選丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、 丙烯酸正己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸2-丙基庚酯及其混合物。更特別地，三種或以上的(甲基)丙烯酸烷基酯的混合物是合適的。
除了主要單體外，根據(jù)本發(fā)明待用的聚合物可包含其它單體，例如具有羧酸、磺酸或膦酸基團的單體。優(yōu)選羧酸基團。可舉例提及丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸或富馬酸。所述聚合物的酸單體含量例如可在0-10重量％的范圍內(nèi)，更特別地在0. 05-5重量％ 的范圍內(nèi)，基于所述聚合物計。所述酸基團可以其鹽的形式而存在。其它單體也包括，例如含羥基的單體，更特別地是(甲基)丙烯酸C1-Cltl羥烷基酯或C1-Cltl羥烷基(甲基)丙烯酰胺。有用的其它單體還包括苯基氧基乙基乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸氨基烷基酯，例如(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯。烷基優(yōu)選地具有1-20個碳原子。交聯(lián)單體也可提及作為其它單體。其它單體通常以較少的量使用，它們總共的比例優(yōu)選地低于10重量％，更特別地低于5重量％。
在一個實施方案中，所述粘合劑制劑的分散聚合物為乙酸乙烯酯-烯烴共聚物。 乙酸乙烯酯-烯烴共聚物是由乙酸乙烯酯和至少一種烯烴(優(yōu)選地至少一種C2-C8烯烴，例如乙烯和/或丙烯)形成的共聚物。
由乙烯基芳族化合物和共軛脂族二烯形成的共聚物例如為由以下物質(zhì)形成的共聚物
(a) 19. 9-80重量份的至少一種乙烯基芳族化合物，
(b) 19. 9-80重量份的至少一種共軛脂族二烯，
(c) O. 1-15重量份的至少一種烯鍵式不飽和酸，和
(C) 0-20重量份的至少一種其它單烯鍵式不飽和單體。
乙烯基芳族化合物為，例如苯乙烯、α -甲基苯乙烯和/或乙烯基甲苯。這一組單體中，優(yōu)選苯乙烯。聚合中所用的100重量份的總單體混合物包含例如19. 9-80重量份且優(yōu)選25至70重量份的至少一種乙烯基芳族化合物。
共軛脂族二烯為，例如1，3- 丁二烯、異戊二烯、1，3-戊二烯、1，3- 二甲基丁二烯和環(huán)戊二烯。這一組單體中，優(yōu)選使用1，3-丁二烯和/或異戊二烯。乳液聚合中所用總共 100重量份的單體混合物包含例如19. 9-80重量份，優(yōu)選25-70重量份，更特別地25-60重量份的至少一種共軛脂族二烯。
烯鍵式不飽和酸為，例如烯鍵式不飽和羧酸、烯鍵式不飽和磺酸和乙烯基膦酸。作為烯鍵式不飽和羧酸，優(yōu)選使用分子中有3-6個碳原子的α，β_單烯鍵式不飽和單羧酸和二羧酸。其實例為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、乙烯基乙酸和乙烯基乳酸。 有用的烯鍵式不飽和磺酸的實例為乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯酰胺基甲基丙磺酸、丙烯酸磺基丙酯和甲基丙烯酸磺基丙酯。包含酸基團的單體可以游離酸的形式以及被堿金屬氫氧化物溶液、或被氨水、或被銨堿部分或完全中和的形式用于聚合。優(yōu)選使用氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液或氨水作為中和劑。乳液聚合中所用的100重量份的單體混合物包含例如O. 1-15重量份、優(yōu)選O. 1-8重量份和通常1-5重量份的至少一種烯鍵式不飽和酸單體。
其它單烯鍵式不飽和單體為，例如烯鍵式不飽和腈，例如，更特別地，丙烯腈和甲基丙烯腈；烯鍵式不飽和羧酰胺，例如，更特別地，丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺；飽和C1-C18羧酸的乙烯基酯，優(yōu)選乙酸乙烯酯；以及丙烯酸和甲基丙烯酸與單羥基C1-C18醇的酯，例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、 甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、 丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸戊酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯；飽和羧酸的烯丙酯、乙烯基醚、乙烯基酮；烯鍵式不飽和羧酸的二烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基甲酰胺、N, N- 二烷基氨基烷基丙烯酰胺、N, N- 二烷基氨基烷基甲基丙烯酰胺、丙烯酸N，N- 二烷基氨基烷基酯、甲基丙烯酸N，N- 二烷基氨基烷基酯、氯乙烯和偏二氯乙烯。這一組單體任選地用于改性聚合物。用于乳液聚合的100重量份的單體混合物包含例如O至20重量份或O. I至15重量份，更特別地O. I至10重量份的至少一種其它單烯鍵式不飽和單體。
所述合成的分散聚合物特別優(yōu)選地選自至少兩種不同的(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯的丙烯酸酯共聚物、苯乙烯_ 丁二烯共聚物和乙酸乙烯酯_乙烯共聚物。
所述聚合物可通過乳液聚合制備。為了達到特別高的固含量,例如高于55重量％ 的固含量，應(yīng)力求為雙峰態(tài)或多峰態(tài)粒徑，否則粘度會變得過高并且分散體會更難處理。新一代粒子的制備可例如通過加入晶種、通過加入過量的乳化劑或通過加入微乳液來實現(xiàn)。 與高固含量下的低粘度有關(guān)的另一個優(yōu)點是在高固含量下改進的涂布特性。
在另一個實施方案中，所述粘合劑分散體包含聚合物的水性聚合物分散體，所述聚合物可通過不飽和單體(尤其是上文提到的那些單體)的自由基聚合而獲得并且包含以附加形式的至少一種可通過在水相中水解而獲得的淀粉降解產(chǎn)物。所述淀粉降解產(chǎn)物的重均分子量Mw優(yōu)選地在2500至25000的范圍內(nèi)。此類聚合物分散體記載于EPO 536 597。
在另一個實施方案中，所述粘合劑分散體包含一種基于由乙烯基芳族化合物和共軛脂族二烯形成的共聚物的水性聚合物分散體，其中分散顆粒的平均粒度在80-150nm范圍內(nèi)并且可通過以下物質(zhì)的自由基引發(fā)的乳液共聚合獲得
(a) 19. 9-80重量份的至少一種乙烯基芳族化合物，
(b) 19. 9-80重量份的至少一種共軛脂族二烯，
(c) O. 1-15重量份的至少一種烯鍵式不飽和酸，和
(c) 0-20重量份的至少一種其它單烯鍵式不飽和單體，
其中單體(a)、(b)、(C)和⑷的重量份的總和始終為100，所述共聚如下進行在一種水性介質(zhì)中，在至少一種具有特性粘度Hi小于O. 07dl/g的降解淀粉的存在下，使用至少O. 9重量％ (基于所用總單體計)的選自過二硫酸鹽、過氧硫酸鹽、偶氮引發(fā)劑、有機過氧化物、有機氫過氧化物和過氧化氫的引發(fā)劑，首先將至少30重量％的引發(fā)劑和降解淀粉一起加入水性介質(zhì)，然后在聚合條件下將單體和其余引發(fā)劑計量加入該初始進料中。
在粘合劑分散體的另一個實施方案中，除了分散的合成聚合物之外，還存在淀粉， 優(yōu)選地為降解淀粉,具體地為支鏈淀粉類,例如Amflora 淀粉?？蓪⒌矸刍烊胱罱K的分散體或作為保護膠體用于制備分散體。
粘合劑分散體中分散體顆粒的粒度分布可為單峰態(tài)的、雙峰態(tài)的或多峰態(tài)的。在單峰態(tài)粒度分布的情況下，分散于水性分散體的聚合物顆粒的平均粒度優(yōu)選地小于400nm， 更特別地小于250nm。平均粒度特別優(yōu)選地在140和250nm之間。在此，平均粒度應(yīng)理解為表示粒度分布的d5(l值，即所有粒子的總質(zhì)量的50重量％的粒徑小于d5(l值。粒度分布可以已知方式用分析超速離心機確定(W. Miichtle, MakromolekulareChemie 185 (1984)，第 1025 - 1039頁)。在雙峰態(tài)或多峰態(tài)粒徑分布的情況下，所述粒度最高可達lOOOnm。
所述粘合劑分散體可僅由分散聚合物和任選的淀粉組成。然而，所述粘合劑分散體也可另外包含其它附加的物質(zhì)，例如流動控制劑、增稠劑(優(yōu)選締合增稠劑)、消泡劑、潤濕劑或增粘劑。增粘劑為增粘樹脂并且已知于Adhesive Age, July 1987，第19-23頁或 Polym. Mater. Sci. Eng. 61 (1989)，第588-592頁。為了改進其表面潤濕，粘合劑分散體可特別地包含潤濕助劑，例如脂肪醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、壬基酚乙氧基化物、聚氧乙烯/聚氧丙烯或十二烷基磺酸鈉。附加物質(zhì)的量通常在O. 05至5重量份/100重量份聚合物(固體)的范圍內(nèi)，更特別地在O. I至3重量份/100重量份聚合物(固體)的范圍內(nèi)。 增粘劑為例如天然樹脂，例如松香及其通過歧化或異構(gòu)化、聚合、二聚、氫化獲得的衍生物。 它們可以其鹽的形式(例如，與單價或多價抗衡離子(陽離子)的鹽)或優(yōu)選地以其酯化的形式存在。用于酯化的醇可為單羥基的或多羥基的。例如甲醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、 1，2，3-丙三醇、季戊四醇。此外，還可使用烴類樹脂，例如苯并呋喃_茚樹脂、聚萜烯樹脂、 基于不飽和CH化合物(例如丁二烯、戊烯、甲基丁烯、異戊二烯、戊間二烯、二乙烯基甲烷、 戊二烯、環(huán)戊烯、環(huán)戊二烯、環(huán)己二烯、苯乙烯、α -甲基苯乙烯、乙烯基甲苯)的烴類樹脂。使用越來越多的增粘劑還包括低分子量聚丙烯酸酯。這些聚丙烯酸酯的重均分子量Mw優(yōu)選地低于30000。所述聚丙烯酸酯的至少60重量％、更特別地至少80重量％優(yōu)選由(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯組成。優(yōu)選的增粘劑為天然松香或化學(xué)改性松香。松香主要由松香酸或松香酸衍生物組成。增粘劑可簡單地加入聚合物分散體。為此，增粘劑本身優(yōu)選地以水分散體的形式存在。增粘劑的重量優(yōu)選地在5-100重量份的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在10-50重量份的范圍內(nèi)，基于100重量份的聚合物(固體/固體)計。
在一個實施方案中，粘合劑分散體進一步包含無機填充劑。無機填充劑的濃度優(yōu)選地在1-90重量％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在5-80重量％的范圍內(nèi)，或20-80重量％或40-70 重量％的范圍內(nèi)，基于固含量計。
合適的填充劑為，例如碳酸鈣以及硫酸鈣、硫鋁酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂，其中優(yōu)選碳酸鹽(更特別地碳酸鈣)顏料。所述碳酸鈣可為天然粉碎的碳酸鈣(GCC)、沉淀碳酸鈣 (PCC)、石灰或白堊。合適的碳酸鈣顏料可例如以(.’《veixarb 60,Hydrocarb 60或 Hydroearb⑩90ME商購獲得。合適的填充劑還包括，例如，硅石、氧化鋁、水合氧化鋁、桂酸鹽、二氧化鈦、氧化鋅、高嶺土、礬土、滑石或二氧化硅。例如合適的填料可作為Capim⑩ MP 50 (粘土)、Hydnig丨OSS.f; 90 (粘土)、Amazon Plus Slurry (高嶺土)或 Talcum ClO 而獲得。
瓦楞纖維板通過壓瓦楞操作而制備。通過使一張未壓過瓦楞的紙作為可壓瓦楞的介質(zhì)通過一個瓦楞成形機來實施壓瓦楞，在瓦楞成形機中一個或多個形狀合適的輥(例如兩個槽紋輥)賦予該介質(zhì)以瓦楞外形。為實現(xiàn)最佳的瓦楞，可壓瓦楞的材料可用蒸汽預(yù)處理或通過其它介質(zhì)加熱/升溫。但是，在該方法中，不超過95°C、優(yōu)選地90°C的最大溫度。在壓瓦楞操作中，所用溫度優(yōu)選地在40-90°C的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在40-60°C的范圍內(nèi)。將紙加熱以改進其可成形性以用于壓瓦楞。在一個優(yōu)選實施方案中，粘合劑本身不必加熱，因為其即使不加熱也能成膜。但是，為了使粘合劑優(yōu)良地成膜，用粘合劑涂布瓦楞纖維板的步驟之后可任選地用一個輻射源(例如IR輻射器)加熱，或可通過一個經(jīng)加熱的輥傳送這張紙。
壓瓦楞和緊隨其后的直接粘附于第一襯板發(fā)生在一次連續(xù)操作中。這些紙張的線速度優(yōu)選地高于150m/分鐘，特別是高于200m/分鐘，高于250m/分鐘，或高于300m/分鐘。
之后立即將瓦楞板粘合劑施用于壓有瓦楞的介質(zhì)的凹槽末端，并將一張平板紙作為襯板(襯紙)在輕的壓力下施用于該介質(zhì)帶有粘合劑的一側(cè)，以制備單面(one-face)壓瓦楞的纖維板。隨后，可將其他的粘合劑施用于這張瓦楞紙未粘附的一側(cè)以粘附另一個襯板， 由此制備了單壁標(biāo)準(zhǔn)瓦楞纖維板。多壁瓦楞纖維板可通過將一連串單面板彼此粘結(jié)，之后最終施用一個襯板而獲得。
粘合劑可以常規(guī)方式，用一個多輥體系施用，其中一個輥上帶有一層粘合劑膜。由于瓦楞材料圍繞該輥旋轉(zhuǎn)，粘合劑膜被施用于瓦楞材料的有棱紋的一側(cè)(凹槽末端)。但是， 粘合劑也可通過其它合適的設(shè)備，例如用噴嘴、槽凸模或類似設(shè)備施用。
粘合劑的施用量優(yōu)選地在2_15g/m2的范圍內(nèi)，更特別地在3_7g/m2的范圍內(nèi)，基于瓦楞材料的固含量和總面積計。根據(jù)幾何形狀，瓦楞材料的末端可施用例如15-25g/m2。
瓦楞板粘合劑施用前不必升溫。因此，可優(yōu)選地將未經(jīng)加熱的瓦楞板粘合劑施用于瓦楞紙，即粘合劑在施用前不用單獨的熱源加熱，并且其溫度優(yōu)選地不高于25°C。但是， 任選地，也可將粘合劑稍微加熱至例如高于25°C至50°C或至40°C的溫度。
本發(fā)明還提供了一種制備瓦楞纖維板的方法，其中所述瓦楞纖維板包含至少一張瓦楞紙和至少一個平面襯板，并且所述瓦楞紙的瓦楞在低于95°C的紙溫和高于150m/分鐘的線速度下產(chǎn)生；
其中在產(chǎn)生瓦楞紙的瓦楞后隨即在一次連續(xù)操作中，直接將優(yōu)選地未經(jīng)加熱的瓦楞板粘合劑施用于瓦楞紙并將所述瓦楞紙粘附于至少一個第一襯板；
其中所用瓦楞板粘合劑是上文詳細(xì)描述的水性粘合劑分散體之一。
根據(jù)本發(fā)明所用的粘合劑使瓦楞纖維板具有好的可回收性。要使可回收性好，實施例中所述的試驗需要4級或更好的等級。在該試驗中，一張瓦楞紙被涂以本發(fā)明的粘合劑并與一張襯紙層壓。將所得層壓板干燥，并在再調(diào)漿器中纖維化。隨后，用如此制備的紙漿制一張紙，并目測檢查這張紙的瑕疵和可見雜質(zhì)(contraries)。
已確定除了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在要求保護的范圍內(nèi)以外，當(dāng)所述合成的、分散聚合物由至少3重量％、優(yōu)選4-15重量％的親水共聚單體組成(基于所有單體的總和計)時，可獲得特別好的可回收性。親水共聚單體是具有親水基團的單體。親水基團為例如酸基團以及氨基、銨基、羥基或具有至少兩個亞乙基氧單元的聚環(huán)氧乙烷基團。親水單體為例如烯鍵式不飽和酸單體、烯鍵式不飽和胺單體和具有聚環(huán)氧乙烷基團的烯鍵式不飽和單體，其中優(yōu)選烯鍵式不飽和酸單體。
烯鍵式不飽和酸單體為例如烯鍵式不飽和羧酸、烯鍵式不飽和磺酸和乙烯基膦酸。作為烯鍵式不飽和羧酸，可優(yōu)選使用分子中有3-6個碳原子的α，β_單烯鍵式不飽和單羧酸和二羧酸。其實例有丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、乙烯基乙酸和乙烯基乳酸。有用的烯鍵式不飽和磺酸的實例為乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯酰胺基甲基丙磺酸、丙烯酸磺基丙酯和甲基丙烯酸磺基丙酯。包含酸基的單體可以游離酸的形式以及被堿金屬氫氧化物溶液、或被氨水、或被銨堿部分或完全中和的形式用于聚合。優(yōu)選使用氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液或氨水作為中和劑。特別優(yōu)選丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸。
胺單體為例如(甲基)丙烯酸氨基烷基酯，例如(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、(甲基)丙稀酸單燒基氣基燒基酷、(甲基)丙稀酸~■燒基氣基燒基酷、氣基燒基(甲基)丙稀酰胺、單烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺和二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺。烷基優(yōu)選地具有1-20個碳原子。含氨基的單體可以游離氨基的形式，以及被酸或季銨化劑部分或完全轉(zhuǎn)化后形成的銨的形式而存在。
具有羥基的親水共聚單體為例如丙烯酸或甲基丙烯酸的C2-C8羥基烷基酯。
具有聚乙二醇基團的親水共聚單體為，例如具有以下通式的那些
H2C=CR1-COO- (EO) n_ (PO) m-R2
其中R1為氫或甲基，η至少為2,優(yōu)選地為6_100或10-40, m為0_50，優(yōu)選地為0-20,EO為亞乙基氧基(-CH2-CH2-O-), PO為亞丙基氧基(-CH2-CH(CH3)-O-)并且R2為氧或 C1-C30烷基或C1-C3tl烷基芳基，其中η優(yōu)選地不小于m，并且n+m優(yōu)選地為6-100或10-40。
根據(jù)本發(fā)明所用的瓦楞板粘合劑和/或本發(fā)明的方法與現(xiàn)有的方法相比具有以下優(yōu)點
所述粘合劑提供了比常規(guī)淀粉基粘合劑更具能效的經(jīng)濟的瓦楞纖維板制備方法。 本發(fā)明的粘合劑在較低溫度和高線速度下提供了良好的粘合，特別是所選粘合劑組合物在低溫下提供了極快的固化以及極高的初始粘著性。所述粘合劑不損害瓦楞纖維板的可回收性。實施例
除非在上下文中指明，否則百分?jǐn)?shù)始終以重量計。所述含量基于水溶液或分散體中的含量計。
本發(fā)明實施例I
由39. 5重量份的丙烯酸正丁酯、56. 5重量份的苯乙烯、4重量份的甲基丙烯酸形成的共聚物，在O. I重量份的叔十二烷基硫醇、I. 2重量份的丨)丨sp()nil FES 27乳化劑、 O. 25重量份的Dowfax 2A1乳化劑、O. 6重量份的過硫酸鈉(引發(fā)劑)的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量49%，pH6. 2，Tg+41°C
本發(fā)明實施例2
由43重量份的丙烯酸正丁酯、52重量份的苯乙烯、5重量份的丙烯酸形成的共聚物，在O. 5重量份的叔十二烷基硫醇、O. 9重量份的Disponi_ FES 27乳化劑、O. 6重量份的過硫酸鈉(引發(fā)劑)的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量54%，pH4. O, Tg+31°C
本發(fā)明實施例3
由38重量份的丙烯酸正丁酯、55重量份的苯乙烯、5重量份的乙酸乙烯酯、2重量份的丙烯酸形成的共聚物，在O. I重量份的叔十二烷基硫醇、I. 2重量份的Disponil FES 27乳化劑、O. 25重量份的Dowfax 2A1乳化劑、O. 6重量份的過硫酸鈉(引發(fā)劑)的存在下， 于水中通過乳液聚合獲得。
固含量49%，pH4. O, Tg+35°C
本發(fā)明實施例4
由42重量份的丙烯酸正丁酯、48重量份的苯乙烯、5重量份的乙酸乙烯酯、5重量份的丙烯酸形成的共聚物，在O. 5重量份的叔十二烷基硫醇、O. 9重量份的l.)ispi>lli_FES 27,0. 6重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量52%，pH4. O, Tg+28°C
本發(fā)明實施例5
由36重量份的丙烯酸正丁酯、62重量份的苯乙烯、2重量份的丙烯酸形成的共聚物，在O. I重量份的叔十二烷基硫醇、I. 2重量份的丨27乳化劑、O. 25重量份的Dowfax 2A1乳化劑、O. 6重量份的過硫酸鈉(引發(fā)劑)的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量49%，pH4. I, Tg+43°C
本發(fā)明實施例6
由33重量份的丙烯酸2-丙基庚酯、62重量份的苯乙烯、5重量份的丙烯酸形成的共聚物,在O. 5重量份的叔十二烷基硫醇、O. 9重量份的I)isp(>nih〗;FES 27,0. 6重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中乳液聚合。
固含量54%，pH4. 7，Tg+37°C
本發(fā)明實施例7
由49. 5重量份的丙烯酸正丁酯、48. 5重量份的苯乙烯、2重量份的丙烯酸形成的共聚物，在O. I重量份的叔十二烷基硫醇、I. 2重量份的Dispcmil FES 27乳化劑、O. 25重量份的Dowfax 2A1乳化劑、O. 6重量份的過硫酸鈉(引發(fā)劑)的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量49%，pH4. O, Tg+44°C
本發(fā)明實施例8
由60. 5重量份的苯乙烯、28. O重量份的丁二烯、11重量份的丙烯酸、O. 5重量份的衣康酸形成的共聚物，在I. I重量份的叔十二烷基硫醇、O. 5重量份的Dispo丨丨HAiFES 27、O.9重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量52%，pH5. 4，Tg+38. 2 V
本發(fā)明實施例9
由56. 5重量份的苯乙烯、32重量份的丁二烯、11重量份的丙烯酸、O. 5重量份的衣康酸形成的共聚物，在I. I重量份的叔十二烷基硫醇、O. 5重量份的l)isponil FES 27、O.9重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量:50%，pH5. 5，Tg+30°C
本發(fā)明實施例10
由56. 5重量份的苯乙烯、32. O重量份的丁二烯、11重量份的丙烯酸、O. 5重量份的衣康酸形成的共聚物，在I. I重量份的叔十二烷基硫醇、O. 5重量份的Lumiten I_SC、0. 9 重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量52%，pH5. 6，Tg+26. 3°C
本發(fā)明實施例11
由65. 5重量份的苯乙烯、23重量份的丁二烯、11重量份的丙烯酸、O. 5重量份的衣康酸形成的共聚物，在I. I重量份的叔十二烷基硫醇、O. 5重量份的Disponil FES 27、O.9重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量49%，pH5. 3，Tg+53°C
本發(fā)明實施例12
將本發(fā)明實施例2的共聚物分散體與Precarb 100碳酸鈣以77:23 (固體/固體) 的比例混合，以得到相同的總固含量，即，一些聚合物用碳酸鈣代替。
固含量54%,pH 6. 5
對比實施例Vl
由52重量份的丙烯酸正丁酯、38重量份的苯乙烯、10重量份的丙烯酸形成的共聚物，在O. 5重量份的叔十二烷基硫醇、I. 2重量份的DisponH FES 27,0. 25重量份的 Dowfax 2Α1、0.6重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量49%，pH3. 5，Tg+17°C
對比實施例V2
由41重量份的丙烯酸乙酯、57重量份的苯乙烯、2重量份的丙烯酸形成的共聚物，在O. I重量份的叔十二烷基硫醇、I. 2重量份的Disponil FES 27、0· 25重量份的 Dowfax⑩2Α1、0· 6重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量49%，pH4. 6，Tg+57°C
對比實施例V3
由64. 5重量份的苯乙烯、35重量份的丁二烯、O. 5重量份的衣康酸形成的共聚物； 在I. I重量份的叔十二烷基硫醇、O. 5重量份的Disponil_FES 27,0. 9重量份的過硫酸鈉的存在下，于水中通過乳液聚合獲得。
固含量51%，pH11. 6，Tg+10°C
性能試驗
濕粘性
為了評價濕粘性，將基重為105g/m2的瓦楞紙在55°C下刮涂以約Imm的粘合劑層。 幾乎在涂布的同時，將一張襯紙(試驗襯底3)層壓于濕粘合劑上。濕層壓之后立即開啟秒表并將粘結(jié)組件緩慢地拉開。測量的是可目測明顯的纖維拉出(pullout)的時間。纖維拉出的時間越短，濕粘越好。在少于IOs的值下，可認(rèn)為該濕粘組件在制備機器上即使在高于 300m/分鐘的制備速度下也足夠牢固，從而不會在該機器中例如當(dāng)方向輥變化時分開。
可回收性
將基重為105g/m2的瓦楞紙以5g/m2 (20 μ m刮刀)涂布待測試粘合劑并與試驗襯底3濕層壓。在如此制備的層壓板于90°C干燥5分鐘之后，將該層壓板在再調(diào)漿機中纖維化30分鐘。隨后，用如此制備的紙漿制備一張紙，并目測檢查這張紙的瑕疵和可見雜質(zhì)。在1-10的級別上，I的權(quán)重表示“無可見瑕疵/無可見雜質(zhì)”,而10的權(quán)重表示“極多可見瑕疵/極多雜質(zhì)”。在等級為4或更好時，認(rèn)為此材料在常規(guī)回收操作中可很容易地回收。
權(quán)利要求
1.合成粘合劑用于制備瓦楞纖維板的用途，其中所述瓦楞纖維板包含至少一張瓦楞紙和至少一個平面襯板，并且所述瓦楞紙的瓦楞在低于95°C的紙溫和高于150m/分鐘的線速度下產(chǎn)生； 其中在產(chǎn)生瓦楞紙的瓦楞之后隨即在一次連續(xù)操作中，將瓦楞板粘合劑施用于瓦楞紙并將所述瓦楞紙粘附于至少一個第一襯板；籲其中所用瓦楞板粘合劑是一種基于至少一種合成的分散聚合物的水性粘合劑分散體，所述聚合物選自丙烯酸酯共聚物、乙烯基芳族化合物與共軛脂族二烯的共聚物和乙酸乙烯酯-烯烴共聚物， 其中所述合成的分散聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于20°C且低于被施用的瓦楞紙的表面溫度。
2.前述權(quán)利要求的用途，其中所述合成聚合物由至少3重量％的親水單體、優(yōu)選酸單體制成，基于所有單體之和計。
3.前述權(quán)利要求的用途，其中所述親水單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸或其混合物。
4.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所述分散聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于60°C 且高于20°C，優(yōu)選地低于55°C且高于25°C。
5.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所述粘合劑分散體的最低處理溫度低于80°C， 優(yōu)選地在5-60°C的范圍內(nèi)。
6.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所述粘合劑分散體包含聚合物的一種水性聚合物分散體，所述聚合物可通過不飽和單體的自由基聚合而獲得并且包含以附加形式的至少一種可通過在水相中水解而獲得的淀粉降解產(chǎn)物。
7.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所述合成的分散聚合物選自至少兩種不同(甲基) 丙烯酸C1-C8燒基酯的丙烯酸酯共聚物、苯乙烯_ 丁二烯共聚物和乙酸乙烯酯_乙烯共聚物。
8.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所述線速度為至少200m/分鐘。
9.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所述粘合劑使所述瓦楞纖維板可回收。
10.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所用瓦楞板粘合劑包含固含量高于40重量％ 的水性粘合劑分散體。
11.前述權(quán)利要求中任一項的用途，其中所述瓦楞板粘合劑包含1-90重量％的無機填料，基于固含量計。
12.—種制備瓦楞纖維板的方法，其中所述瓦楞纖維板包含至少一張瓦楞紙和至少一個平面襯板，并且所述瓦楞紙的瓦楞在低于95°C的紙溫和高于150m/分鐘的線速度下產(chǎn)生； 其中在產(chǎn)生瓦楞紙的瓦楞之后隨即在一次連續(xù)操作中，將瓦楞板粘合劑施用于瓦楞紙并將所述瓦楞紙粘附于至少一個第一襯板； 其中所用瓦楞板粘合劑是一種固含量多于40重量％的、基于至少一種合成的分散聚合物的水性粘合劑分散體，所述聚合物選自丙烯酸酯共聚物、乙烯基芳族化合物與共軛脂族二烯的共聚物和乙酸乙烯酯_烯烴共聚物， 其中所述合成的分散聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于20°C且低于被施用的瓦楞紙的表面溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及合成粘合劑用于在相對較低溫度和高幅面速度下制備瓦楞紙板的用途。所述瓦楞紙板包含一個瓦楞紙幅和一個平整覆蓋幅面，并且所述瓦楞紙幅的瓦楞在低于95℃的紙溫和高于150m/分鐘的幅面速度下產(chǎn)生。在產(chǎn)生瓦楞紙幅的瓦楞之后隨即在一次連續(xù)操作中，施用一種優(yōu)選地未經(jīng)加熱的瓦楞粘合劑并將所述瓦楞紙幅粘到所述至少一個第一覆蓋幅面上。所用瓦楞粘合劑為固含量優(yōu)選地高于40重量%的至少一種合成的分散聚合物的水性粘合劑分散體，所述聚合物選自丙烯酸酯共聚物、源自乙烯基芳族化合物和共軛脂族二烯的共聚物和乙酸乙烯酯/烯烴共聚物，其中所述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于20℃且低于其所施用的瓦楞紙幅的表面溫度(優(yōu)選地比該溫度低至少50℃)。
文檔編號B31F1/28GK102939198SQ201180028226
公開日2013年2月20日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者卡爾-海因茨·舒馬赫, G·豐塞卡, R·奧賀蘭妮, W·加施勒, E·克魯格, A·赫洛德, H·斯坦因, O·哈茨, H·克勒納 申請人:巴斯夫歐洲公司