TW201439242A - 以澱粉爲主之黏著劑組合物及口紅膠 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示包含至少一種天然澱粉、至少一種膠凝劑、蔗糖、至少一種保濕劑及水之黏著劑組合物。亦揭示呈口紅膠形式的此類組合物。
Description
本發明係關於黏著劑組合物及口紅膠。
已長期生產口紅膠用於黏結紙及其他基板，其在紙上提供相對簡易的塗覆及良好的黏著特性。口紅膠塗覆通常涉及抵靠著黏著物使棒之表面劃線，隨後抵靠著另一表面或基板按壓黏著物，形成黏結。在一些狀況下，將黏著劑塗覆至兩個黏著表面以提高黏著力。適合於口紅膠之黏著劑通常具有足夠的完整性來以棒形式提供，當在基板上方輕輕地滑動時又光滑地分配至基板上。口紅膠之相關效能特徵包括基板之黏著劑轉移、乾燥時間、黏著力、滑移性、硬度及外觀。
包含脂肪酸鹽之口紅膠在紙上提供光滑的均勻塗覆及值得稱讚的黏著特性，如美國專利第3,576,776號(Muszik等人)、第5,433,775號(Gardenier等人)及第6,066,689號(Columbus等人)中所揭示。此類黏著劑可藉由以下來製備：加熱聚合物、溶劑及脂肪酸鹽之適當摻合物直至所有組分溶解，將材料填充至所需容器中，且使產物冷卻至室溫。通常，在冷卻期間，當脂肪酸鹽自黏著劑溶液相分離且形成晶體時，口紅膠膠凝發生。適用於口紅膠之其他已知黏著劑組合物(諸如描述於美國專利第7,915,338號(Hardy等人)及美國公開案第2009/0312472號(Hardy等人)中之各者)包括水溶性黏著劑樹脂(例如聚乙烯吡咯啶
酮)、烷酸酯摻合物、多元醇及溶劑。適合於口紅膠之已知黏著劑組合物通常包括至少一種合成組分。
存在對新穎黏著劑組合物之需要，該等組合物提供或超越所需效能且同時包含可再生及可持續的原料且較佳基本上由其組成。
本發明提供以澱粉為主之黏著劑組合物及包含其之口紅膠。本發明之黏著劑組合物及口紅膠包含可再生及可持續的原料，且在一些實施例中本發明之黏著劑組合物及口紅膠基本上由其組成。已驚人地發現，本文所述之黏著劑組合物(由可再生及可持續的原料製得)提供極好的黏著劑效能且特定言之較適用於口紅膠，其提供所需的凝結時間、黏著劑轉移、外觀及黏著力。
在一個態樣中，本發明提供一種黏著劑組合物，其包含：天然澱粉、膠凝劑、蔗糖、保濕劑及水。
在另一態樣中，本發明提供一種黏著劑組合物，其包含：(a)10wt%至30wt%，較佳15wt%至25wt%至少一種天然澱粉；(b)15wt%至30wt%，較佳20wt%至25wt%蔗糖；(c)5wt%至15wt%至少一種保濕劑，例如山梨糖醇及甘油；(d)0.5wt%至10wt%，較佳3wt%至8wt%至少一種膠凝劑，例如硬脂酸鈉；(e)35wt%至60wt%水；及視情況至多5wt%其他添加劑。
在又一態樣中，本發明之說明性口紅膠包含：(a)15wt%至20wt%玉米澱粉；(b)20wt%至25wt%蔗糖；(c)5wt%至10wt%至少一種保濕劑，例如山梨糖醇及甘油；(d)3wt%至8wt%硬脂酸鈉；
(e)40wt%至50wt%水；及視情況至多5wt%其他添加劑。
重量百分比(weight percent/percent by weight/% by weight/wt%)及其類似術語為同義語，其係指物質濃度為物質之重量除以組合物之重量且乘以100。
當術語「包含」及其變化形式出現在說明書及申請專利範圍中時，此等術語不具有限制性含義。
措辭「較佳的」及「較佳地」係指在某些情況下可提供某些效益的本發明之實施例。然而，在相同或其他情況下，其他實施例亦可為較佳的。此外，一或多個較佳實施例之列舉並不意謂其他實施例不適用，且並不意欲將其他實施例排除在本發明之範疇外。
如本文所述，所有數字應視為由術語「約」修飾。
如本文中所用之「一(a/an)」、「該」、「至少一種」及「一或多種」可互換使用。由此，例如包含「一」保濕劑之黏著劑組合物可解釋為包含「一或多種」保濕劑之黏著劑組合物。
亦在本文中，藉由端點敍述數值範圍包括包含在該範圍內之所有數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
本發明之以上概述並不意欲描述本發明之各所揭示實施例或每一實施。以下描述更具體地例示說明性實施例。在申請案通篇之若干處，經由實例之清單提供指導，該等實例可以不同組合形式使用。在各情況下，所述清單僅用作代表性群組且不應解釋為詳盡的清單。
10‧‧‧影印紙
11‧‧‧紙片
12‧‧‧紙片
20‧‧‧圖案
30‧‧‧滾筒
參考圖式進一步解釋本發明，其中：圖1a及1b為根據本文所述之實例之黏著力測試之態樣的描述。
此等圖並非成比例的，且意欲僅具說明性及無限制性。
本發明之天然來源黏著劑組合物包含黏著劑樹脂、保濕劑、膠凝劑、水及視情況存在之添加劑以增進效能或外觀。在較佳實施例中，本發明之黏著劑組合物及由其製得之口紅膠含有99%或更多天然產生之可再生及可持續的材料。
本發明黏著劑組合物包含水溶性或水分散性黏著劑樹脂，其通常包含天然澱粉及蔗糖。如本文所用之天然澱粉為來源於天然來源之澱粉且不為澱粉衍生物。適用於本發明之組合物中之天然澱粉包括任何習知塊莖、穀類或豆科澱粉。說明性實例包括豌豆澱粉、玉米澱粉(包括糯性玉米澱粉)、馬鈴薯澱粉、莧菜澱粉、稻米澱粉(包括糯性稻米澱粉)、小麥澱粉(包括糯性小麥澱粉)、大麥澱粉(包括糯性大麥澱粉)、木薯澱粉、西米澱粉及其組合。在某些情況中，在黏著劑組合物中包涵玉米澱粉提供外觀與黏著力之間的所需平衡。例示性玉米澱粉包括TACKIDEX® 250及TACKIDEX® 036，其均來自Roquette America Inc.,Keokuk,IA。
在一些實施例中，天然澱粉佔黏著劑組合物之至少10wt%，且在其他實施例中佔黏著劑組合物之至少15wt%。通常，澱粉佔黏著劑組合物之不大於30wt%，且在其他實施例中佔黏著劑組合物之不大於25wt%。包含大於30wt%澱粉之黏著劑組合物可能傾向於過黏，而包含小於15wt%澱粉之黏著劑組合物可能僅得到不良黏著力。
黏著劑組合物通常包括至少15wt%蔗糖及不大於30wt%蔗糖。包含小於15wt%蔗糖之黏著劑組合物傾向於產生與黏著物(亦即表面或基板)的弱黏著劑黏結。包含大於30wt%之黏著劑組合物傾向於不成比例地增加凝結時間(亦即，組合物在黏著物之表面上乾燥所需要的時間)。在某些情況中，組合物中蔗糖之量較佳為至少20wt%且不大於26wt%。
本發明之黏著劑組合物通常包括一或多種用於形成有助於保持
口紅膠之凝膠結構之膠凝劑。合適之膠凝劑為已知的且包括天然或合成來源之C12-22脂肪酸之鹽，天然來源之C12-22脂肪酸之鹽目前較佳。
在某些情況中，C14-18脂肪酸之鈉鹽及其混合物較佳，特定言之，硬脂酸鈉。其他合適之膠凝劑包括多醣膠，諸如阿拉伯膠、瓊脂、海藻酸鹽、卡拉膠、肽(peptine)、三仙膠及結蘭膠(gellan gum)。以組合物之重量計，膠凝劑通常以至少0.5wt%且不大於10wt%之量存在。在某些實施中，膠凝劑在至少3wt%且不大於8wt%之濃度下存在可能較佳。
適用於組合物之保濕劑包括多官能醇，諸如丙二醇、甘油、聚甘油、三羥甲基丙烷、聚醚二醇、山梨糖醇及/或低分子量澱粉水解物(其已藉由經氫還原轉化成相對應的多元醇)及其混合物。舉例而言，可使用甘油與山梨糖醇之混合物。所提及之保濕劑通常以總組合物之至少5wt%且不大於15wt%之量使用。特別合適之總保濕劑濃度為8wt%。
已觀察到，儘管僅包含甘油作為保濕劑之黏著劑組合物可展現其他所需黏著劑效能特徵，然而其可能傾向於展現4分鐘或更長之非所需的長凝結時間。修改此類組合物中之甘油之量限制(若出現的話)對凝結時間之影響。然而，若修改組合物以包括甘油與山梨糖醇之組合，則凝結時間可在不會不利地影響黏著劑之其他效能特徵之情況下大大縮短。通常，較佳為組合物包含等份甘油及山梨糖醇，亦即甘油與山梨糖醇之wt%比為1：1。在其他實施例中，比率可為2：1或3：1。在不希望受理論束縛之情況下，4：1以上之甘油：山梨糖醇比率可能不展現對凝結時間之明顯影響。相比之下，可能歸因於澱粉及蔗糖的過度焦糖化，故僅包括山梨糖醇之黏著劑組合物形成淡褐色的口紅膠。
如一般技術者所已知，使用蒸發溶液或凝膠達成永久性黏結視數個因素而定。此外，口紅膠調配物之特定需要為，在室溫下，組合
物為能夠藉由在基板上摩擦來沈積黏著劑之自撐式固體。本發明組合物因此包含產生以下之材料：(1)105℉(40℃)以上之熔化溫度，(2)在室溫下相對堅固之固體，(3)在表面上劃線之後緊接著黏性塗佈，(4)足夠達成黏結之凝固時間(open time)，及(5)在乾燥之後的黏彈固體。
本發明之黏著劑組合物可包括多種視情況存在之添加劑以改良外觀及/或效能。在許多實施例中，視情況存在之添加劑為如此項技術中廣泛已知用於改良口紅膠之效能之各者(參見例如，美國專利第3,576,776號、第5,433,775號或第6,066,689號)，且包括塑化劑、填充劑、增黏劑、顏料、殺生物劑、消泡劑、界面活性劑、染料、芳香劑及防腐劑。此等其他添加劑可以通常小於約5wt%之少量添加以改良效能、穩定性、微生物抗性、外觀、pH值控制及其他屬性。
在一些例示性實施例中，減少及/或阻止泡沫形成的消泡劑可包括在黏著劑組合物中。合適之消泡劑此項技術中已知，且包括例如聚矽氧(共)聚合物及/或聚(氧化乙烯)-聚(氧化丙烯)共聚物。合適之消泡劑之說明性實例包括聚矽氧烷乳液，例如來自Blue Star Silicones USA Corporation,East Brunswick,NJ之Silcolapse® RG12及來自Dow Corning Corporation,Midland,MI之AntiFoam B。
組合物亦可包括通常用於工業中以殺死/抑制細菌、真菌或藻類之某些殺生物劑。例示性殺生物劑包括諸如胺基甲酸3-碘-2-丙炔酯丁酯(IPBC)之胺基甲酸碘丙炔酯丁酯化合物，如來自Lanxess Corporation,Pittsburgh,PA之Preventol® MP100。
預想，本發明之黏著劑組合物亦可含有少量染料以及顏料及裝飾材料。其可能含有氣味改良化合物，諸如松針油、桉油、大茴香子油、苯甲醛及類似物。
若使用，則合適之界面活性劑可包含陰離子界面活性劑、陽離
子界面活性劑、兩性離子界面活性劑、非離子界面活性劑及其混合物。
黏著劑組合物可具有任何適用pH值，然而目前較佳組合物為弱鹼性。在許多實施例中，黏著劑組合物之pH值在6至11，或7至11，或8至10範圍內。
在一些實施例中，本發明之黏著劑組合物包含以下，且視需要可能基本上由以下組成：(a)10wt%至30wt%，較佳15wt%至25wt%至少一種天然澱粉；(b)15wt%至30wt%，較佳20wt%至25wt%蔗糖；(c)5wt%至15wt%至少一種保濕劑，例如甘油與山梨糖醇之重量比為1：1至4：1的甘油與山梨糖醇之混合物；(d)0.5wt%至10wt%，較佳3wt%至8wt%至少一種膠凝劑；(e)35wt%至60wt%水；及(f)至多約5wt%視情況存在之添加劑。
根據本發明，口紅膠通常包含此類黏著劑組合物且視需要基本上由其組成。
藉由以下實例進一步說明本發明之目標及優勢，然而不應將在此等實例中所述之特定材料及其量以及其他條件及細節理解為不恰當地限制本發明。除非另外指明，否則所有份數及百分比皆按重量計。
將參考以下實例及比較實例進一步理解本發明。
使用以下測試方法。
黏著劑外觀測試：在根據下文所述之樣品製備方法使黏著劑組合物形成為口紅膠之後，以肉眼觀察棒之顏色。將展現透明或灰白色之組合物評為「良好」。將展現淡褐色之組合物評為「不良」。此外，
將產生淡褐色小塊之沈積或在凝結之後展示棕色之組合物評為「不良」。
黏著劑凝集測試：當黏著劑呈口紅膠形式時，需要黏著劑以光滑的均勻層形式塗覆於基板。若棒不足夠堅固，則黏著劑在塗覆期間碎裂或斷裂，產生黏著劑片之沈積，亦即基板上之「凝塊」而非光滑的連續性黏著膜。在塗覆期間黏著劑片之此碎裂及伴隨沈積係稱為「凝集」。
各黏著劑根據塗覆至紙期間之凝集量分配等級。使用具有旋轉基底之普通口紅膠容器以在適度的手壓之情況下塗覆黏著劑。在塗覆黏著劑之前，使用剃刀片以切去黏著劑樣品之凝固末端，留下平的黏著劑表面。將使用期間展示明顯傾向於沈積黏著劑凝膠之碎裂凝塊之樣品評為「不良」，同時將不傾向於沈積凝塊之樣品評為「良好」。
黏著劑轉移測試：將呈口紅膠形式之黏著劑組合物塗覆於影印紙上以測試黏著劑轉移之簡易度/量。使用剃刀片以切去樣品之凝固末端，留下平的黏著劑表面。將200g砝碼置放於與平的黏著劑表面相對之棒之末端上，在測試期間產生恆定或接近恆定量之塗覆壓力。使經加重之棒橫跨影印紙之表面移動，產生單劃黏著劑。若無黏著劑或少量黏著劑轉移至紙，則將轉移稱為「不良」。若黏著劑之經轉移之一劃為一致寬度及一致量，則將轉移稱為「良好」。
黏著劑滑移性測試：此測試特徵在於易於使用呈口紅膠形式之黏著劑組合物。若棒易於在紙上移動，則將黏著劑滑移性鑑別為「良好」。相反，若棒黏著至紙上，需要使用者施加過度力以移動棒，則將黏著劑滑移性鑑別為「不良」。
黏著力測試：此測試提供在塗覆至一頁紙之後測定組合物之黏著力的方式。
圖1a中描繪黏著力測試之態樣。黏著力測試由以下組成：將一張
影印紙10對折，將黏著劑之圖案20塗覆於影印紙10之一半12上，且將紙片11、12之兩個部分彼此黏結。將2kg滾筒30橫跨具有黏著劑黏結之紙部分來回塗覆(參見圖1b)。在至少5個紙片上進行測試。使經黏著之紙在室溫(23℃及50%相對濕度)下乾燥一小時。在乾燥期之後，觀察紙分層。若樣品紙分層，則黏著力為可接受的。記錄各組5個紙片中展示分層之紙片的數目。
黏著劑凝結時間：此測試提供評估黏著劑之凝結時間，亦即，黏著劑對觸碰保持黏性及或濕潤之時間的方式。
為進行此測試，將黏著劑塗覆至一條20mm大及250mm長的影印紙。將此一條黏結至影印紙之另一紙片，且使2kg滾筒橫跨具有黏著劑黏結之紙部分來回塗覆。觸發馬錶。每15秒使20mm至40mm紙條脫結，且觀察紙分層。若未觀察到分層，則測試繼續。若觀察到分層，則測試完成且登記時間。
硬度：以概述於ASTM Test Method D-5中之一般方式量測各樣品組合物之硬度，dmm表示以十分之一毫米為單位的穿透距離。
說明性實例中之每一者在配備有攪拌馬達及加熱槽之100mL樹脂燒瓶中製備。將樣品加熱至70℃至90℃之溫度，較佳在80℃下。在形成均質混合物之後，藉由施加抽氣真空歷時30至60秒之時間來移除氣泡，且將所得樣品傾入至容器中且使其在使用之前冷卻。在以下實例中之每一者中，用於冷卻之模具為內徑為大致16mm，具有驅動螺旋式前進機構之旋轉基底的普通口紅膠容器。如所提供使用比較產物樣品。
各實例及比較實例之調配物如表1至3中所示，其中比例以wt%為單位報導。
TACKIDEX® 036P及TACKIDEX® 250係指來自Roquette America Inc.,Keokuk,IA,USA之天然玉米澱粉。
TACKIDEX® B029係指來自Roquette America Inc.之白色糊精。
GLUCEDIX® 1係指來自Roquette America Inc.之麥芽糊精。
普魯蘭為來自Aldrich Corporation,St.Louis,MO,USA之水溶性多糖聚合物。
硬脂酸鈉來自Viva Corporation,Mumbai,India。
Kelcogel® AFT係指獲自CP Kelco,San Diego,CA,USA之親水膠體結冷膠。
蔗糖來自Aldrich Corporation。
甘油來自Aldrich Corporation。
山梨糖醇來自Aldrich Corporation。
Silcolapse® RG12為來自Blue Star SiliconesEast Brunswick,NJ,USA之以聚矽氧乳液為主之消泡劑。
Antifoam B為來自Dow Corning,Midland,MI,USA之以聚矽氧乳液為主之消泡劑。
Preventol® MP100為來自Lanxess Corp.,Pittsburgh,PA,USA之胺基甲酸3-碘-2-丙炔酯丁酯(IPBC)殺生物劑。
實例及比較商業黏著劑之測試結果列於以下表4中。
3M Scotch®口紅膠來自3M,St.Paul,MN。
Tesa® ecoLogo®口紅膠來自Tesa SE,Hamburg,Germany。
BicTM EcolutionsTM口紅膠來自BIC USA,Inc.,Shelton,CT。
本文中引用之專利、專利文件及公開案之全部揭示內容皆以全文引用方式併入，就好像每一者係獨立地併入。在不偏離本發明之範疇及精神的情況下，對本發明之多種修改及變化將對於熟習此項技術者變得顯而易見。應理解，本發明並非意欲不恰當地受限於本文所闡述之說明性實施例及實例，且此類實例及實施例僅借助於實例而呈現，且本發明之範疇意欲僅受限於本文如下闡述之申請專利範圍。
10‧‧‧影印紙
11‧‧‧紙片
12‧‧‧紙片
20‧‧‧圖案
Claims (20)
- 一種黏著劑組合物，其包含至少一種天然澱粉、至少一種膠凝劑、蔗糖、至少一種保濕劑及水。
- 如請求項1之黏著劑組合物，其中該至少一種天然澱粉係選自由以下組成之群：豌豆澱粉、玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、莧菜澱粉、稻米澱粉、小麥澱粉、大麥澱粉(包括糯性大麥澱粉)、木薯澱粉、西米澱粉及其組合。
- 如請求項1之黏著劑組合物，其中該澱粉包含玉米澱粉。
- 如請求項1之黏著劑組合物，其包含約10wt%至約30wt%該至少一種天然澱粉。
- 如請求項4之黏著劑組合物，其包含約15wt%至約25wt%該至少一種天然澱粉。
- 如請求項1之黏著劑組合物，其中該膠凝劑包含硬脂酸鈉。
- 如請求項1之黏著劑組合物，其包含約0.5wt%至約10wt%膠凝劑。
- 如請求項1之黏著劑組合物，其中該保濕劑包含甘油及山梨糖醇中的至少一者。
- 如請求項8之黏著劑組合物，其中該保濕劑包含甘油與山梨糖醇兩者。
- 如請求項9之黏著劑組合物，其中甘油與山梨糖醇之重量比為至少1：1且不大於4：1。
- 如請求項1之黏著劑組合物，其包含約15wt%至約30wt%蔗糖。
- 如請求項11之黏著劑組合物，其包含約20wt%至約25wt%蔗糖。
- 一種黏著劑組合物，其包含： (a)10wt%至30wt%至少一種天然澱粉；(b)15wt%至30wt%蔗糖；(c)5wt%至15wt%至少一種保濕劑；(d)0.5wt%至10wt%至少一種膠凝劑；及(e)35wt%至60wt%水。
- 如請求項13之黏著劑組合物，其包含：(a)15wt%至25wt%至少一種天然澱粉；(b)20wt%至25wt%蔗糖；(c)5wt%至15wt%至少一種保濕劑；(d)3wt%至8wt%至少一種膠凝劑；及(e)35wt%至60wt%水。
- 如請求項13之黏著劑組合物，其中該至少一種天然澱粉係選自由以下組成之群：豌豆澱粉、玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、莧菜澱粉、稻米澱粉、小麥澱粉、大麥澱粉(包括糯性大麥澱粉)、木薯澱粉、西米澱粉及其組合。
- 如請求項13之黏著劑組合物，其中該至少一種膠凝劑包含脂肪酸的鈉鹽。
- 如請求項16之黏著劑組合物，其中該至少一種膠凝劑包含硬脂酸鈉。
- 如請求項13之黏著劑組合物，其中該至少一種保濕劑包含甘油與山梨糖醇之混合物。
- 如請求項13之黏著劑組合物，其包含至少一種選自由以下各者組成之群之添加劑：塑化劑、填充劑、增黏劑、顏料、殺生物劑、消泡劑、界面活性劑、染料、芳香劑及防腐劑。
- 如請求項13至19中任一項之黏著劑組合物，其呈口紅膠形式。
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