聚合物乳液粘合剂在纸品包装中的应用

     一、 前言

    聚合物乳液通常是用乳液聚合物的方法合成的一种高分子聚合物分散体。它常以水分散介质，聚合物以微粒（粒径约为0.05-1um之间）在乳化剂的存在下反散在水中。通常呈现出牛奶状的乳白色外观，粒径小的乳液会有微兰光，因此把它们叫做乳液或水乳液。乳液在涂料、粘合剂、油墨、密封胶、中均有大量应用。最常见的聚合物乳液粘合剂有聚醋酸乙烯乳液，醋酸乙烯--乙烯共聚乳液（VAE乳液），聚丙烯酸酯共聚乳液和氯丁胶乳液等。这些聚合物乳液对于象纸制品这样的多孔性材料的粘接强度都很好。对基材的适应性强，粘合剂是性能可调性不错，因此在纸品包装中应用面越来越广泛。

    近年来，在纸品包装中使用聚合物乳液粘合剂的品种较多，例如：彩色瓦楞箱帖面用白胶，纸盒平帖胶，纸管胶，纸塑复合胶，纸盒搭口胶，封箱带用压敏胶等等。这些粘合剂很多都是针对一定的包装产品设计的，粘接强度好，无污染，专用性强，用量逐年在增加。

    本文不介绍乳液的合成，而与读者共同讨论在纸品上使用这些乳液时应掌握的一些关键技术参数。希望在将来的应用中能更好的用好这些乳液，提高产品质量。

    二．彩瓦箱，平帖盒用胶

    彩色瓦楞纸箱，平帖纸盒用粘合剂是纸品包装中用聚合物粘合剂最大的品种。这种胶在很多地区采用的是聚乙烯醇缩醛胶，严格说，不应归于聚合物乳液类，它只能算做水溶性粘合剂。但由于它加入了淀粉（或氧化淀粉），填料，其外观很象乳液，通常叫它白胶。

    聚乙烯醇是白胶粘接性能好坏的关键，其价格较高，因此它在胶中的多少决定了胶的成本。白胶的价格一般不高，因此其固体含量一般也不高，约在17-20%。在这20%左右的固体含量中聚乙烯醇缩醛胶的量通常只有10-20%，其余的是氧化淀粉或填料。有一种新型的白胶没有采用氧化淀粉，而是用更廉价的改性水玻璃，外观也为乳白色其粘合强度也不错。聚乙烯醇进行缩醛处理，目的是：可以提高耐水性；提高白胶的粘度（稠度）；防止冬季出现的凝冻现象。但如果缩醛度达到45-50%后，须然对上述三项有利，特别是表现出白胶粘度很大，但是这将明显影响初粘力。填料的加入在一定范围可起到催干的作用，但过多的填料对粘接强度有明显影响。无填料的乳胶在玻璃板上干燥后是完全透明的一层膜，而有填料加入后膜呈半透明或呈乳白色，填料越多透明性越差。

    白胶的粘度一般应在6000-10000 mpa·s，粘度大并不意味着粘合剂的粘接强度就大，在固体含量并没有增加，有效的粘合剂物质没有增多的情况下，人为地用增稠剂把粘度调得很高，其结果并不利于涂布。在使用时往往又加入一些水来调低粘度，这样降低了有效粘合物质的含量，有损于粘接强度，出现初粘力下降，翘角、冒楞等毛病。因此使用者切记不要只注意粘合剂的粘度大小，而是要结合固体含量一起考虑，粘度以适合涂布为宜。

    白胶的PH值应该控制在6.4-7.0之间，偏低，偏高有时会使油墨色泽发生变化，特别是印有金墨的地方。PH值太低，太高出现过使金墨发黑的事故。

    三、 管用乳液型粘合剂

    纸管用粘合剂应该根据纸管的用途来进行选择。普通的，对抗强度要求不高的纸管，用上述的聚乙烯醇胶就可以了。对于要求有较高抗压强度的纸管，例如收卷铝箱用的大型纸管就必须用聚醋酸乙烯乳液了。在潮湿，在较高温度下使用的纸管，其粘合剂可以用醋酸乙烯共聚改性的乳液。从目前市售的聚醋酸乙烯烯乳液的情况看，由于受醋酸乙烯和聚乙烯醇价格波动的影响，各厂制造工艺掌握情况的不同，质量惨差不其。使用者应注意掌握几点。

    乳液粘合剂的固体含量应该大于30%。固体含量的高低往往说明粘合剂的有效粘接成份多少。固体含量高，水份的含量就少，那么纸管干燥达到一定抗压强度所需要的时间也就短。

    快粘性是纸管粘合剂的一个重要指标。聚醋酸乙烯乳液要具有一定的快粘性除了提高固体含量外，作为保护胶体的聚乙烯醇最好不要进行缩醛处理。以实研中观察到，在相同固体含量的情况下，来进行缩醛处理的聚乙烯醇水溶液。另外，由丙烯酸类改性或者松香衍生物改性的聚醋酸乙烯乳液也具有好的快粘性。除了乳胶自身的特性外，要提高快粘性，乳胶的涂布工艺也有讲究，上胶要适当，不要太厚。快粘性的简单判定可以如下：准备两条宽20㎜，长250㎜的牛皮纸，在其中的一条上薄薄地涂上以层粘合剂，然后马上将另一条压上吻合好，一分钟后撕开，如果有纸纤维被粘下，或纸面有拉毛，拉破痕迹，这种粘合剂的快粘性就好。

    对于在湿热环境下使用的纸管来说，采用可交联的聚醋酸乙烯改性乳液可以达到目的。

    四、 搭口与复膜用乳液粘合剂

    不用扁丝而直接采用搭口粘接的纸箱或纸盒最好的粘合剂种类应该是热熔胶。由于采用热熔胶，要投资专用设备，因此目前采用溶剂型或乳液型作为搭口胶的为多。而纸制品用复膜胶，过去多用溶剂型粘合剂，它的粘接力强，快粘性好，但对环境和人体均有害。目前搭口胶和复膜胶都开始采用乳液型粘合型以消除公害。这两类粘合剂有一些共同的特点那就是都属于高固体含量低粘度型聚合物乳液。

    制备这两类聚合物乳液粘合剂通常以醋酸乙烯--乙烯共聚乳液既VAE乳液或醋酸乙烯--丙烯酸酯类共聚乳液为主，辅以增粘剂及其他助剂指成，VAE乳液成本价要低于丙烯酸酯类乳液，而粘接性能上各有千秋。作为搭口胶，市售的还有一些橡胶型的乳液粘合剂，它们往往是将合成橡胶溶于甲苯，酯类溶剂中，然后加入一定的增粘剂、乳化剂和水乳化而成，这类粘合剂明显有一定量溶剂，粘度较大，使用不如上述两类乳液粘合剂方便，抗蠕变性要差一些。

    搭口于复膜用乳液粘合剂的固体含量一般都在50%以上，大多为55-61%。高固体含量有利于快干，水份少量的渗透会使粘接强度迅速增加，从而达到快粘的目的。这两类粘合剂的粘度一般在2000mpa·s左右，这对于薄层涂布有利。粘合剂残余单体含量也应是控制指标，特别是对丙烯酸酯类共聚乳液粘合剂来说，少量的丙烯酸酯类单体的存在，往往使乳液带有一种特殊的臭味，这对于食品，化装品包装盒极为不利。其残余单体含量应低于1%，最好是小于0.5%。

    随着纸包装容器应用面的扩大，对粘合剂的特殊要求也越来越多，使用者除了向粘合剂生产者提出这些要求外，也应该科学地了解这些粘合剂的物理、化学性能才能在生产中更好地应用它们。