[发明专利]基于淀粉的水性粘合剂组合物及其应用

说明书

本发明涉及包括淀粉的水性粘合剂组合物。水性分散型粘合剂由分散于水相中的固体粘合剂组成。这些粘合剂包括诸如表面活性剂、乳化剂和起到非极性粘性颗粒和水相之间连接作用的保护胶体的水溶性添加剂。它们阻止粘性颗粒在储存期间粘结在一起以及凝结。干燥时，这些添加剂蒸发掉或被吸收进入粘性膜中。为了获得最佳强度和性能，粘合剂必须完全干燥。与残留的水溶性添加剂结合的少量残留的水分削弱了膜并降低了对水分和水的抵抗。这些粘合剂非常适合包括透水基材的广域层压板的自动装配，例如纸张到纸张、纸张到木制品以及纸张到板材、胶合板到木制品或木制复合材料。

分散粘合剂在造纸和板材包装产品中有突出的表现。在这些当中，所谓的聚醋酸乙烯酯(PVAc)分散剂在纸张的工业粘合中被广泛地使用并已建立了许多年。制剂通常包括增塑剂，例如邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)，以使得粘合剂可在纸张上形成弹性薄膜。虽然还没有用于评价DIBP转用于食品的基于科学的极限值，但是DIBP在结构和作用方面与物质邻苯二甲二正丁基酯(DnBP)是相似的，邻苯二甲酸二正丁酯被认为对繁殖有毒，即可引起对胎儿的伤害以及生育能力的损害。DIBP可从纸张和纸板包装中迁移并累积到被包装的食品中，最近对DIBP的报道已警示食品和包装制造商。增塑剂可来自于例如分散型粘合剂的来源，所述分散型粘合剂往往用于包装行业中。

一段时间以来，已观察到在食品包装中的DIBP水平稳步提高，虽然食品包装用无DIBP的粘合剂来生产。造成这一问题的原因是食品包装与用含有DIBP的粘合剂加工的非食品包装以及其他纸产品的综合回收利用。因此，DIBP被夹带到整体的纸循环中并在回收利用的纸的纤维中累积，也从中制造了新的食品包装。在纸工厂中从产品加工中提取DIBP是技术上不可能的。

在包装行业中，替代粘合剂的益处是巨大的。

由来自回收利用的纸中的分散型粘合剂的DIBP的迁移引起可能的风险预告后，用于包装的现存的粘合制剂首次被切换到安全的增塑剂。此外，有向其他类型的分散剂例如VAE(乙酸乙烯酯-乙烯)共聚物发展的一个趋势，使除去增塑剂成为可能。参见例如US5143966。VAE分散薄膜的形成能力意味着成膜助剂在粘合剂的配方中也是多余的。然而这个新产品线对用于造纸和包装行业中的无增塑剂的水性粘合剂的发展特别有利，由于相对高的成本，基于VAE的分散剂很少被选择，并且仅用于较高的需求。进一步地，看来它们有较低的湿粘性，所述湿粘性可用硼酸来改善，但是由于对危险化合物，特别是对致癌、致突变和生殖毒性的化学品的立法(CMR立法)，这也是不可取的。

用于造纸行业的机械例如纸袋或覆膜机的生产速度一直在增加，因此，对高质量的粘合剂的需求也在增长。稳定的粘合剂的粘度是纸袋生产中的重要参数。在存储容量有限时，减少干燥时间可能是一个问题。当纸袋快速干燥时，缩短交货时间是可能的。高孔隙纸的使用需要合适的粘合剂溶液。在高的机器速度下的低飞溅对于许多应用来说是必要的。

基于淀粉和糊精的粘合剂在工业产品，特别是包装工业中占很大一部分。淀粉和糊精主要用于粘结纸质制品。大多数用于制作硬纸盒的瓦楞箱板用基于淀粉的粘合剂粘结，其他孔隙基底能够容易地用这些多功能的粘合剂连接起来。淀粉和糊精很容易获得，成本低，并且易用水分散。它们被认为是纸包装粘结剂中最便宜的种类之一。按配方制造的淀粉和糊精可热用或冷用。这些粘结剂通常作为粉末供应，并在使用前与水混合以形成液体粘合溶液。淀粉和糊精通过水分流失固化。

US2012/0121873(还作为EP2455436-A1被公布)涉及通过使用分支酶对淀粉的酶改性获得的基于淀粉的胶粘组合物。支链淀粉据说赋予了液体或水形态下的胶粘组合物高的长期稳定性。并且，基于淀粉的胶粘物具有低的粘度和高的粘合强度。

然而，本发明的发明人观察到胶粘组合物实际上会受到严重的现实限制，所述胶粘组合物包括来源于例如马铃薯、糯马铃薯、玉米、糯玉米、小麦、木薯、西米、豌豆、绿豆的酶解支链淀粉。特别是，研究发现根据US2012/0121873的胶粘组合物具有不可取的牛顿流变学特性，表明粘度不依赖于于剪切速率。相比之下，对于许多商业上重要的胶粘物的应用，优选胶粘组合物呈现出非牛顿剪切(也被称之为假塑性的)稀化特性，其中表观粘度随剪切应力增加的速率而减小。例如，当应用剪切稀化胶粘物时，由刷或辊产生的剪切将使它们稀化并将表面均匀湿润。一旦应用，胶粘物重新恢复它们较高的粘度，所述粘度可避免充溢以及过度渗透到基材中。