室溫固化的低異味粘結劑制造技術

本申請公開了用于賦予柔軟的吸收性紙張以濕強度的局部施用的粘結劑材料，所述紙張例如家居紙巾等，該粘結劑材料包括環氧基反應性聚合物，例如羧基官能聚合物和環氧基官能聚合物。這些粘結劑材料在室溫經歷一段天數而固化并且不使潮濕后的最終產品產生令人厭惡的氣味。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本申請是2003年9月2日提交的名稱為“在室溫下固化的低異味粘結劑”的共同未決的U.S.專利申請序列號10/654,556的部分繼續申請。
技術介紹
在生產某些粘合的無紡布產品時，使用局部粘結劑賦予最終產品增加的強度是公知的。這種方法的例子公開于U.S.3,879,257，名稱為“吸收性衛生用片狀纖維網及其生產方法”并在1975年4月22日授權給Gentile等，在此引作參考。商業可獲得的局部粘結劑的問題是它們需要高固化溫度來賦予所需的強度，而高的溫度則需要固化爐或等同的設備。這些要求增加了與該產品有關的資金和生產成本。此外，一些商業可獲得的粘結劑會散發有害的氣體污染物，例如甲醛，而獲得的產品尤其是潮濕后會表現出令人不悅的氣味。因此，向產品提供足夠強度而不需要高溫和用于固化的相關設備，在交聯中不散發甲醛和當獲得的紙產品潮濕后不產生令人厭惡的氣味的粘結劑系統是有需要的。專利技術概述已經發現，當局部施用于纖維網例如紙巾底紙(basesheet)時，包含環氧基反應性聚合物和環氧基官能聚合物之間的反應的粘結劑系統能夠在室溫或低溫固化，而不散發甲醛并且不賦予獲得產物令人厭惡的氣味。與本專利技術產品相關的低異味是由于沒有已知導致異味的物質，或者只在接近或低于人鼻子檢測閾值的低水平存在已知導致異味的物質。有時與粘結無紡布產品有關的導致異味的物質包括胺，甲基胺，二甲基胺，三甲基胺，有機酸，醛和可能在需要高溫固化過程時產生的有惡臭的纖維素降解產物。當產品被水或其他流體，尤其是pH值高于7的流體潮濕后，通常提高異味的水平。不局限于理論，假設在固化時，環氧基官能聚合物的環氧基與環氧基反應性聚合物的環氧基反應性基團反應形成各種連接，例如當環氧基反應性基團是羧基時的酯連接，從而將環氧基反應性聚合物交聯在一起形成具有濕抗張強度持久性的可固化的鍵合結構。濕抗張強度即使在與窗戶清潔劑有關的高pH下也是顯著的，這是家居紙巾的重要性質。同時，環氧基官能聚合物的環氧基還可以與網內纖維素纖維表面上的羧基反應以進一步強化得到的結構。在環氧基官能聚合物，環氧基反應性聚合物和網基質的纖維之間還可發生其他反應。令人驚訝的是，已經觀察到粘結劑系統在室溫固化需要經歷數天，以使得得到的產品的濕強度基本隨時間而增強。就本領域技術人員已經具有相似系統的經驗而言，他們可能沒有理解延長的固化反應以及假設得到的賦予網的強度性質不足。盡管最終濕強度的獲得可以通過高固化溫度而加速，如前所述高固化溫度被發現是不必要的和不利的。因此，一方面本專利技術在于包含環氧基反應性聚合物和環氧基官能聚合物未反應混合物的含水粘結劑組合物，其中環氧基官能聚合物的量相對于環氧基反應性聚合物的量可以為從大約0.5到大約25固體重量百分數。另一方面，本專利技術在于提高纖維網強度的方法，包括對網的一個或兩個外表面局部施用含水粘結劑組合物，其中粘結劑組合物包括環氧基反應性聚合物和環氧基官能聚合物未反應的混合物。在另一方面，本專利技術在于具有第一和第二外表面的纖維網或纖維板，其中至少一個外表面包括固化的粘結劑組合物的局部施用的網絡，該網絡來自環氧基反應性聚合物和環氧基官能聚合物交聯反應。這里使用的術語“網絡”用于描述將纖維板粘結在一起的任何粘結劑模式。該模式可以是規則的或不規則的，并可以是連續的或不連續的。摻入本專利技術纖維網的產品可以是單層或多層(二、三或更多層)。粘結劑組合物可以施用于產品內層的一個或多個表面。例如單層產品可以使一個表面或兩個表面都用粘結劑組合物處理。兩層產品可以使一個或兩個外表面用粘結劑組合物處理和/或一個或兩個內表面用粘結劑組合物處理。在兩層產品的情況下，有利的是將一個或兩個粘結劑處理的表面向內折疊以暴露該產品外側層的未處理的表面用作手感或吸收的目的。當粘結劑被施用于多層產品的內表面，粘結劑還提供將層粘結在一起的方法。在這種情況下，可以不需要機械結合。在三層產品的情況下，也可以進行相同的操作。此外，例如，合用的是提供不用粘結劑處理的中心層，而用粘結劑如上述處理兩個外層。這里使用的“聚合物”是由至少五個單體單位組成的大分子。更尤其的，聚合的程度，其是給定樣品中平均聚合物單位的單體單位數目，可以是大約10或更多，更尤其大約30或更多，更尤其大約50或更多，以及更尤其從大約10到大約10,000。適合用于本專利技術的環氧基反應性聚合物是那些含有與環氧基官能分子反應的官能側基的聚合物。這樣的反應性官能團包括羧基，酐，胺，聚酰胺，酚醛樹脂，異氰酸酯，聚硫醇，醇等。特別合適的環氧基反應性聚合物包括羧基官能膠乳乳液聚合物。更尤其地，有效用于本專利技術的羧基官能膠乳乳劑聚合物可以包括含水乳劑加成共聚合的不飽和單體，例如在存在表面活性劑和引發劑的情況下聚合生產乳劑聚合的聚合物顆粒的乙烯單體。不飽和單體含有碳碳雙鍵的不飽和狀態并通常包括乙烯基單體，苯乙烯單體，丙烯酸單體，烯丙基單體，丙烯酰胺單體，以及羧基官能單體。乙烯基單體包括乙烯基酯例如乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯和類似的乙烯基低級烷基酯，乙烯基鹵化物，乙烯基芳香烴例如苯乙烯和取代的苯乙烯，乙烯基脂肪族單體例如α烯烴和共軛二烯烴，和乙烯基烷基醚例如甲基乙烯醚和類似的乙烯基低級烷基醚。丙烯酸單體包括具有1到12個碳原子的烷基酯鏈的丙烯酸或甲基丙烯酸的低級烷基酯以及丙烯酸和甲基丙烯酸的芳香族衍生物。有用的丙烯酸單體包括例如丙烯酸和甲基丙烯酸的甲酯、乙酯、丁酯和丙酯，丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸和甲基丙烯酸的環己酯、癸酯和異癸酯，和類似的各種丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。根據本專利技術，羧基官能膠乳乳劑聚合物可以包括共聚合的羧基官能單體例如丙烯酸和甲基丙烯酸，反丁烯二酸或順丁烯二酸或類似的不飽和二羧酸，其中優選的羧基單體是丙烯酸和甲基丙烯酸。羧基官能膠乳聚合物包括重量為大約1％到大約50％的共聚合的羧基單體而其余的是其他共聚合的乙烯單體。優選的羧基官能聚合物包括羧基化的乙烯乙酸乙烯酯三元共聚物乳劑例如可從Air Products Polymers，LP購得的Airflexe426乳劑。合適的環氧基官能聚合物包括水溶的聚官能環氧樹脂。水溶的聚官能環氧樹脂包括但不限于通常用作紙產品的堿性固化濕強度樹脂聚合的胺-表氯醇縮合產物。許多這些樹脂在“濕強度樹脂和它們的應用(Wet Strength Resins and Their Applications)”，第2章，第14-44頁，TAPPI出版社(1994)中描述，在此引為參考。其他類型的環氧基官能聚合物也是有用的，包括環氧基-改性的有機反應性硅酮，縮水甘油基環氧基樹脂包括縮水甘油基醚，縮水甘油基酯和縮水甘油基胺樹脂，以及脂肪族或環脂肪族非縮水甘油基環氧基樹脂。通常用作堿性固化濕強度樹脂的環氧基官能聚合物通過將聚胺或含胺的聚合物與具有第二官能團(通常為表鹵醇例如表氯醇，表溴醇，表氟醇或表碘醇，最優選表氯醇)的環氧化物在水溶液中反應而制備。表鹵醇將聚胺烷基化和交聯到中等分子量。然后通過稀釋，和/或通過將pH降低以使胺基團轉換為它們的酸式鹽而終止交聯反應。得到的聚合物含有的多官能團可以參與交聯反應并在水中頁具有正電荷，這有助于使該分子在水中溶解并從而能夠容易地配制成含有環氧基反應性官能團的聚合物的含水乳劑或分散體。在選擇本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含水粘結劑組合物，包括環氧基反應性聚合物和環氧基官能聚合物未反應的混合物，其中環氧基官能聚合物的量相對于環氧基反應性聚合物的量以固體計為從大約０．５到大約２５重量百分數。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邁克托馬斯古萊，特蕾西霍馬修斯，斯泰西林恩波默羅伊，毛里齊奧蒂里馬可，
申請(專利權)人：金伯利克拉克環球公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]