JPH04239084A - ポリビニルアルコールを用いた接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリビニルアルコール（
以下、ＰＶＡと略記する）を用いた接着剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙用接着剤としては澱粉、カゼイ
ン、ゼラチン、アラビアゴム、アルギン酸ソーダおよび
グアーガムなどの天然糊剤、ＣＭＣ、酸化澱粉およびメ
チルセルロースなどの天然加工剤、アクリルエマルジョ
ン、ポリ酢酸エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体エマルジョンおよびＳＢＲラテックスなどの合成樹
脂系エマルジヨンならびにＰＶＡを主成分とした接着剤
などが単独またはこれらの組み合わせとして広く用いら
れている。しかし天然糊剤やその加工糊剤では接着力不
足や接着剤溶液が粘度安定性に欠けること、あるいは腐
敗等に問題があり、更にまた品質が長期にわたり一定し
たものが得られていないなどの欠点がある。特に澱粉ま
たは酸化澱粉系の接着剤は高速塗工性は良いものの初期
接着力が低いために高速化が困難となる欠点がある。

【０００３】一方、エマルジョンやテラックスは接着力
は優れているものの、機械的安定性に欠け、初期タック
とくにウエットタックが不足しやすく、さらに耐クリー
プ性に劣るとか表面が皮張りしやすいなどの問題点を抱
えているものが多い。これらに対してＰＶＡ系接着剤は
高い初期接着力、高い平衡接着力および良好な経時安定
性を有していることから、板紙の接着、ダンボールの接
着、紙管の接着および襖や壁紙の接着などに広く使用さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、紙用接着剤にお
いて、製品のコストダウンや生産性の向上を目指して、
接着剤のロール塗工速度が早くなって来ており、高速塗
工性および初期接着力が重要となってきている。これに
伴って従来の天然糊剤、加工糊剤を主剤とした接着剤で
は、初期接着力が不足するために、圧締時間を長くとら
ないと紙接着部が剥離することから高速化が困難となっ
てきている。また合成樹脂エマルジョン系接着剤は初期
接着力は良好であるが、コストが高いことや高速塗工時
にロール間で強いシェアを受けるため、ブツが発生した
り、糊が飛び散ったりするという問題があった。また従
来のＰＶＡを主剤とした水系接着剤を用いて高速塗工し
た場合には、ローラー間で強いシェアを受けるためにブ
ツが発生したり、糊が飛び散ったり、また縞模様ができ
て接着剤の転写不良を起こしたり、激しい糸ひき現象を
起こしたりするという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ＰＶＡを
主剤とする接着剤の高速塗工時に発生する上記の課題を
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ＰＶＡ（ａ）および
特定の無機充填剤（ｂ）からなり、上記の２成分が特定
の配合割合になっている接着剤が上記の課題を解決し得
る優れた接着剤であることを見いだし、本発明を完成す
るに至ったものである。

【０００６】本発明に用いられるＰＶＡ（ａ）はポリビ
ニルエステルをケン化することにより得られる。ビニル
エステルの具体的な例としては、ギ酸ビニル、酢酸ビニ
ル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニルおよびバーサテイッ
ク酸ビニル等があげられるが、このうち酢酸ビニルが工
業生産的に好ましい。ＰＶＡの重合度は３００〜２５０
００が好ましく、５００〜１００００がより好ましく、
１０００〜５０００が特に好ましい。ＰＶＡのケン化度
は５０〜１００モル％が好ましく、９５〜９９モル％が
より好ましい。ＰＶＡのケン化度が９５モル％より低い
と初期接着力が低下する傾向がある。本発明に用いるＰ
ＶＡが少量の他の成分を分子内に含むことは、本発明の
主旨を妨げない程度において何ら差し支えない。このよ
うな他の成分の導入法の具体例としては、例えば（メタ
）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸
、クロトン酸およびイタコン酸等のカルボキシル基含有
単量体またはその塩、アクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホン酸ソーダ、アリルスルホン酸ソーダおよび
ビニルスルホン酸ソーダ等のスルホン酸基含有単量体、
（メタ）アクリルアミド−プロピル−トリメチル−アン
モニウムクロリド等の４級アンモニウム塩含有単量体等
のアニオン性単量体またはカチオン性単量体を共重合す
る方法が挙げられる。しかしながらこのようなイオン性
単量体を共重合せしめた場合には、接着後の耐水性の低
下や高湿度化でのカールの発生などを生ずる傾向がある
ので、高い変性度にすることは好ましくない。従ってこ
のような単量体の含有量は３モル％以下とするのが望ま
しい。

【０００７】本発明に用いる無機充填剤（ｂ）としては
、カオリナイト系クレー、パイロフィライト系クレー、
セリサイト系クレー、ジークライト系クレー、ハロイサ
イト系クレー、ケイソウ土、炭酸カルシウム、重質炭酸
カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、ドロマイ
ト粉末、炭酸マグネシウム、タルクが好適である。 このなかでもクレー系のものが好ましく、さらに好まし
くはカオリナイト系クレー、パイロフィライト系クレー
、セリサイト系クレー、ジークライト系クレー、ハロイ
サイト系クレーがより好適である。これらのクレーのな
かでも、カオリナイト、セリサイトおよびα−石英が適
度に混合しているジークライト系クレーは紙用接着剤と
して用いた場合に、紙への水の吸収速度が早くなるため
に、初期接着強度が高く、特に好ましい。またジークラ
イト系クレーは、他のクレーに比較してＰＶＡとの付着
性が大きく、ＰＶＡとクレーとの接着性が良いために、
高速ロール塗工性が改善されるものと推定される。 またジークライト系クレーはアマニ油吸油量が５０ｃｃ
以上／１００ｇと他のクレーに比較して高く、界面活性
剤などを吸収しやすいために初期接着力が高くなるもの
と推定される。本発明に用いる無機充填剤（ｂ）の平均
粒径は０．５〜８μｍであることが必要である。平均粒
径が０．５μｍより小さいとコストが高くなり、また作
業性が悪くなったりする。平均粒径が８μｍより大きく
なるとコストは低下するものの、接着剤の保存時に底に
沈殿したり、初期接着力が低下したり、ロール塗工性が
悪くなったりする。

【０００８】本発明の接着剤において、ＰＶＡ（ａ）お
よび無機充填剤（ｂ）の配合割合は、成分（ａ）１００
重量部に対して成分（ｂ）の配合割合が１０〜５００重
量部であることが必要である。無機充填剤（ｂ）の配合
割合がこれより少ない場合には、接着剤がコスト高にな
るばかりでなく、初期接着力の発現が遅く、しかも平衡
接着力が低下したり、耐水性、耐湿性が全く得られない
などの欠点があり、剪断応力や耐クリープ性などに悪い
結果を与える。また無機充填剤（ｂ）の配合割合がこれ
より多い場合には、接着力が低下する。

【０００９】本発明に用いるアルミニウム系カップリン
グ剤としては、アルキル基を含有するアルミニウム系カ
ップリング剤であれば特に制限はないが、なかでも下記
の化１で表されるアセトアルコキシアルミニウムジイソ
プロピレートが特に好ましい。

【化１】 上記の化学構造式において、Ｒは炭素数１〜１８のアル
キル基である。これらのアルミニウム系カップリング剤
のＰＶＡ（ａ）１００重量部に対する添加量は０．０５
〜２０重量部が好ましく、１〜３重量部がより好ましい
。アルミニウム系カップリング剤の添加量が０．０５重
量部より少ないとＰＶＡ中のＯＨ基とアルミニウムとの
金属架橋が少なく、初期接着力は低い。アルミニウム系
カップリング剤の添加量が２０重量部より多いとＯＨ基
とアルミニウムとの低分子量の金属架橋が生成して、初
期接着力が低下する。

【００１０】本発明の接着剤には、本発明の主旨を妨げ
ない程度において、他の添加物を加えても何ら差し仕え
ない。ポリリン酸ソーダやヘキサメタリン酸ソーダ等の
リン酸化合物の金属塩、水ガラス等の無機物の分散液、
ポリアクリル酸またはその塩、アルギン酸ソーダ、α−
オレフィン−無水マレイン酸共重合物などのアニオン性
高分子化合物またはその金属塩などを併用することによ
り、流動性がより一層改良される。また必要に応じてカ
ルボキシメチルセルロース、各種消泡剤、防腐剤、防黴
剤、着色顔料、消臭剤、香料なども添加することができ
る。また接着力の改善のために硼酸、硼砂、グリセリン
などの多価アルコールの硼酸エステルなどの水溶性硼素
化合物を添加することができる。ただしこれらの添加量
が多くなると高速塗工性に悪影響を与えるので、ＰＶＡ
（ａ）１００重量部に対して１０重量部未満が適当であ
る。本発明の接着剤は水系の接着剤であるが、凍結防止
剤や接着剤相に柔軟性を付与するために、メタノール、
エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、
セロソルブ類などの有機溶剤類も添加してもよい。

【００１１】本発明の接着剤を用いて、例えば紙用の水
系接着剤を調整する方法としては、まずＰＶＡ（ａ）お
よび無機充填剤（ｂ）、さらに必要に応じて他の添加物
を予め混合したものを撹拌しながら水中に投入するか、
または、これらのものを逐次撹拌しながら水に投入して
スラリー液を調整する。接着剤の調整はバッチ方式ある
いは連続方式のどちらでもよく、ジェットクッカーや調
製槽で、このスラリー液に蒸気を直接吹き込む加熱方式
あるいはジャケットによる間接加熱方式のような任意の
加熱方式によって加熱溶解して調整すればよい。調整さ
れた本発明の接着剤の粘度は各用途によってさまざまで
あるが、高速塗工性を意図した場合、その貼合せ温度で
の粘度はＢ型粘度で１００〜８０００センチポイズが適
当な粘度範囲である。

【００１２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例中の［部］および［％］は特に断らない限り
、それぞれ［重量部］および［重量％］を意味する。 実施例１〜６、比較例１〜６ 実施例及び比較例において使用したポリビニルアルコー
ルの種類を表１に示す。

【表１】 また使用した無機充填剤は次の通りである。 フィラー１：ジークライト系クレー、平均粒径１．２μ
ｍ フィラー２：カオリナイト系クレー、平均粒径０．６μ
ｍ フィラー３：パイロフィライト系クレー、平均粒径２．
３μｍ フィラー４：重炭酸カルシウム、平均粒径１．７μｍま
たアルミニウム系カップリング剤としてはアセトアルコ
キシアルミニウムジイソプロピレートを使用した。接着
剤の調整はＰＶＡ、増粘剤としてのカルボキシルメチル
セルロース（ＣＭＣ）および無機充填剤を粉末の状態で
十分混合したものを撹拌しながら水に投入し、外部より
９６℃まで加熱溶解して表２の糊液を調整した（ＣＭＣ
は表３に示す粘度になるように添加した）。なお無機充
填剤処理用のアルミニウム系カップリング剤としては、
前記の化１で表されるアセトアルコキシアルミニウムジ
イソプロピレート（Ｒの炭素数は７）を用いた。

【表２】 このようにして調整した接着剤（糊液）の高速塗工性の
評価を次のようにして測定した。

【００１３】（高速塗工性）図１に示すように３本のロ
ールを用いてテストを行った。ロール（１）を表面速度
１００ｍ／分、ロール（３）の表面速度を５０ｍ／分と
なるように各ロールの回転を調整し、ロール（２）とロ
ール（３）との間に接着剤（４）を加えて次の各項目を
評価した。 （イ）ジャンピング：ロール（１）とロール（２）との
間で糊の液滴が外へ飛び出すかどうかの状態を見る。 （ロ）ロール転写性：ロール（１）へ糊液が均一にのる
かどうかを見る。 （ハ）発泡性：糊液（４）がどのくらい、泡を歯み込む
かどうかを見る。テスト前とテスト後の糊液１００ｍｌ
容積当りの重量を測定し、その重量比であらわす。 発泡性（％）＝（テスト後の重量）／（テスト前の重量
）×１００ （ニ）糸引性：ロール（１）とロール（２）との間の糊
液の糸引き性を見る。 その測定結果を表３に示す。

【表４】 表３中の符号：○は良好、△はやや良を示す。

【００１４】次に表３に示した各糊液を紙に塗布した場
合の初期接着性を測定した。 （初期接着性）坪量４１２ｇ／ｍ２の板紙原紙を２０×
１００ｍｍの大きさに切断して、この片面へ接着剤を５
０ｇ／ｍ２（ｗｅｔ）になるようにバーコーターで塗布
した後、別の原紙を貼合せ、２００ｇ／ｃｍの圧力下で
３０〜１２０秒間後の接着力を剥離強度の測定を行って
評価した。その結果を表４に示す。

【表４】表４中の符号：○は良好、△はやや良を示す。

【００１５】実施例−７ 実施例−２で使用した［ＰＶＡ−２］４３．８部、消泡
部０．２部および実施例−２で使用したアルミニウム系
カップリング剤３部（対無機充填剤１００部）で処理し
た［フィラー２］５６．０部を粉末で混合して、水４０
０部へ撹拌しながら投入し、９６℃で加熱溶解した。３
０℃におけるＢ型粘度は１９６５センチポイズ、固形分
濃度は２０．１％であった。幅９０ｃｍ、長さ１４５ｃ
ｍのＥ−フルートの片面ダンボールと紙板との接着貼合
せ試験を行った。塗布速度は毎分６０枚の速度で、接着
剤の転写ロールの速度は１００ｍ／分である。転写ロー
ルの後部へ一定面積の黒い紙をおき、ジャンピングする
糊液の飛散状態を見た。片面ダンボールへ接着剤を塗布
後、板紙と貼合せた後、１分プレス（圧締時間）後、接
着を完了した。１０分間の連続接着試験の結果、黒い紙
へのジャンピングの痕跡はほとんど見られず、接着剤の
流動性も良好で、高速塗工性はすぐれていた。またプレ
ス後の板紙を手ではがしたところ、接着層では紙破壊が
おこり、接着性も良好であった。

【００１６】比較例−７ 実施例−４で使用した［フィラー３］の代わりに比較例
２で使用した［フィラー２］を用いて、増粘剤［ＣＭＣ
］を用いた他は実施例−７と同様にして、１０分間の連
続貼合せ試験を行った。黒い紙へ糊液がたくさん付着し
て、ジャンピングが良くないことを示していた。転写ロ
ールも縞模様を示し、接着剤の部分も泡を多くかみこみ
不安定な状態であった。

【００１７】

【発明の効果】以上の実施例で明らかなとおり、本発明
の接着剤は、初期接着力が優れているのでセッティング
タイムを長くする必要がなく、短時間の圧締で良く、そ
の結果、高速塗工性が改善され、塗工スピードを大幅に
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接着剤（糊剤）の高速塗工性の評価に用いる装
置の模式図である。ロール中の矢印は、そのロールの回
転方向を示し、接着剤（糊剤）は、回転ロール１と２と
の間に供給されてその高速塗工性を評価する。

【符号の説明】

１　　ゴム製の回転ロール ２　　ゴム製の回転ロール ３　　金属製の回転ロール ４　　接着剤（糊剤）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポリビニルアルコール（ａ）およびア
   ルミニウム系カップリング剤で処理された平均粒径０．
   ５〜８μｍの無機充填剤（ｂ）からなり、成分（ａ）と
   成分（ｂ）との重量配合割合が（ａ）／（ｂ）＝１００
   ／１０〜１００〜５００である接着剤。