説明

接着剤

【課題】 溶液の粘度安定性および耐水接着性に優れた接着剤を提供することを目的とする。
【解決手段】 アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位を少なくとも5重量%含有する重合体(A)およびビニルアルコール系重合体(B)からなり、重量比(A)/(B)が2/100〜200/100であり、かつ(B)に結合した(A)の重量割合が(A)の全重量に対して50%以上である水性樹脂またはその水分散液(a)と、耐水化剤(b)および無機充填剤(c)とを配合した接着剤。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接着剤に関する。更に詳しくは、本発明は、特定のビニルアルコール系重合体、耐水化剤および無機充填剤を主成分とする、溶液の粘度安定性および耐水接着力に優れた水系接着剤に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、接着剤の中でも、特に紙用接着剤の主成分としては、澱粉、カゼイン、ゼラチン、グアーガム、アラビアガム、アルギン酸ソーダ類などの天然糊剤、CMC、酸化澱粉、メチルセルロースなどの加工天然糊剤、アクリルエマルジョン、ポリ酢酸ビニルエマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、SBRラテックスなどの合成樹脂系エマルジョン、各種ゴムラテックス、ビニルアルコール系重合体(以下、ビニルアルコール系重合体を「PVA」と略記することがある)などが単独でまたは組み合わせて用いられている。
【0003】
天然糊剤やその加工糊剤を用いた接着剤には、接着力が不足したり、接着剤溶液の粘度安定性が不足していたり、腐敗するなどし、さらに品質の一定したものが長期にわたり得られないなどの欠点がある。一方、エマルジョンやラテックスを用いた接着剤は、接着力には優れているものの、機械安定性が劣っていたり、初期タック特にウエットタックが不足していたり、耐クリープ性に劣っていたり、さらには表面の皮張りが激しいなどの問題を多く抱えているものが多い。一方、PVA系の接着剤は、コスト的に安価で優れた初期タック性や平衡接着力、および接着力の経時安定性が良好であるなどの特性を有していることから、板紙、段ボール、紙管、襖や壁紙などの接着に広く使用されており、バランスの取れた接着剤として賞用されている。
【0004】
しかしながら、PVA系の接着剤においても、被着体への塗工中に接着剤が増粘現象を起こすとか、多くの泡をかみ込むなど、塗工の際に障害となる場合があるだけでなく、近年は特にコストダウンや生産性の向上を目指して、ますます接着剤の紙への高速塗工性が強く求められるようになってきている。
【0005】
これらの問題点を解消する目的で、特定の構造を有するPVAを用いた例(特許文献1)、特定の1,2−グリコール含有量を有するPVAを用いた例(特許文献2)、酢酸塩および酢酸含有量を制御したPVAを用いた例(特許文献3)などが提案されている。しかしながら、これらの提案されている接着剤でも、近年高まっているの耐水接着性の改良という技術的要求を満たすには必ずしも十分ではなく、さらなる改良が求められている。
【特許文献1】特開2001−172593号公報
【特許文献2】特開2001−164219号公報
【特許文献3】特開平9−124874号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上記した従来技術の欠点を解消して、溶液の粘度安定性および耐水接着性に優れた接着剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によれば、上記課題は、アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位を少なくとも5重量%含有する重合体(A)およびビニルアルコール系重合体(B)からなり、重量比(A)/(B)が2/100〜200/100であり、かつ(B)に結合した(A)の重量割合が(A)の全重量に対して50%以上である水性樹脂またはその水分散液(a)、耐水化剤(b)および無機充填剤(c)を含有する接着剤によって達成される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の接着剤は、溶液の粘度安定性および耐水接着性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明において、アセトアセチル基を有するビニルモノマーとしては、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリルアミド、アセトキシエチルアリルエーテル、アセトキシエチルビニルエーテルなどが挙げられ、特にアセトアセトキシエチル(メタ)アクリレートが好ましく用いられる。
【0010】
本発明においては、上記アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位を少なくとも全モノマーに対し5重量%含有する重合体(A)を使用することが必要である。5重量%未満では、目的とする耐水接着性に優れ、かつ粘度安定性にも極めて優れた接着剤を得ることができない。アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位の好適な含有量は10〜100重量%、最適には20〜100重量%である。アセトアセチル基を有するビニルモノマーと共重合する単量体しては、アセトアセチル基を有するビニルモノマーと共重合するものであればとくに制限はなく、エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブチレンなどのα−オレフィン;アクリル酸およびその塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸i−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシルなどのアクリル酸エステル類;メタクリル酸およびその塩、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸i−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシルなどのメタクリル酸エステル類;アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩またはその4級塩、N−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体などのアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩またはその4級塩、N−メチロールメタクリルアミドおよびその誘導体などのメタクリルアミド誘導体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテルなどのビニルエーテル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル類;塩化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル;塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニリデン、酢酸アリル、塩化アリルなどのアリル化合物;マレイン酸およびその塩またはそのエステル;ビニルトリメトキシシランなどのビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニルなどが挙げられる。
【0011】
本発明において用いられるPVA(B)のけん化度について特に制限はなく、得られる接着剤の耐水接着性の観点から、通常は80モル%以上、好ましくは85モル%以上、より好ましくは88モル%以上である。けん化度が80モル%未満の場合、目的とする接着剤の耐水性の向上効果が発揮されないことがある。またPVA(B)の重合度についても特に制限はなく、通常は100〜8000、好ましくは200〜3000、さらに好ましくは250〜2500である。PVAの重合度が100未満の場合には、PVAの分散安定剤としての特徴が発揮されないことがあり、また、8000を越えるPVAは工業的な製造に困難を伴うことがある。
【0012】
本発明において、PVA(B)は、従来公知の方法にしたがい、ビニルエステル系単量体を重合し、得られた重合体を常法によりけん化することによって得ることができる。ビニルエステル系単量体を重合する方法としては、溶液重合法、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法など、従来公知の方法を採用することができる。重合触媒としては、採用される重合方法に応じて、アゾ系触媒、過酸化物系触媒、レドックス系触媒などが適宜選ばれる。けん化反応は、従来公知のアルカリ触媒または酸触媒を用いる加アルコール分解、加水分解などを採用することができ、具体的には、メタノールを溶剤として用い、NaOH触媒の存在下にけん化反応を行なうのが簡便であり最も好ましい。
【0013】
ビニルエステル系単量体としては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ラウリル酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、オレイン酸ビニル、安息香酸ビニルなどが挙げられ、とりわけ酢酸ビニルが好ましい。
【0014】
また、本発明において用いられるPVA(B)は、本発明の主旨を損なわない範囲で他の単量体単位を含有していても差し支えない。このような単量体として、上記したアセトアセチル基を有するビニルモノマーと共重合する単量体として例示したものと同様の単量体、例えば、α−オレフィンなどが挙げられる。
【0015】
PVA(B)として、分子内に炭素数4以下のα−オレフィン単位を1〜20モル%含有するビニルアルコール系重合体(α−オレフィン変性PVAと略記することがある)を用いることは好ましい態様のひとつである。α−オレフィン変性PVAを用いることで、本発明において用いられる水性樹脂またはその水分散液(a)の耐水性がさらに向上する。α−オレフィン変性PVAは、ビニルエステルと炭素数4以下のα−オレフィンとの共重合体をけん化することにより得ることができる。ここで炭素数4以下のα−オレフィン単位としては、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどに由来する単位が挙げられ、この中でもエチレン単位が好ましく用いられる。
エチレン単位を代表とするα−オレフィン単位の含有量は、1〜20モル%であることが好適であり、より好ましくは1.5モル%以上、さらに好ましくは2モル%以上であり、また好ましくは15モル%以下、さらに好ましくは12モル%以下である。エチレン単位を代表とするα−オレフィン単位がこの範囲にあるα−オレフィン変性PVAを用いる時、耐水接着性により優れる接着剤が得られる。
【0016】
さらに、本発明においては、PVAとして、1,2−グリコール結合量を1.9モル%以上有するPVA(高1,2−グリコール結合含有PVAと略記することがある)を用いることも好ましい態様のひとつである。高1,2−グリコール結合含有PVAを用いることで(B)に結合する(A)の割合が増加する。
高1,2−グリコール結合含有PVAの製造方法としては特に制限はなく、公知の方法が使用可能である。一例として、1,2−グリコール結合量が上記の範囲内の値になるようにビニレンカーボネートをビニルエステルと共重合する方法、ビニルエステルを通常の条件より高い温度、例えば75〜200℃にして加圧下に重合する方法などが挙げられる。後者の方法においては、ビニルエステルの重合温度は95〜190℃であることが好ましく、100〜180℃であることが特に好ましい。また加圧条件としては、重合系が沸点以下になるように選択することが重要であり、好適には0.2MPa以上、さらに好適には0.3MPa以上である。また、加圧の上限は5MPa以下が好適であり、さらに3MPa以下がより好適である。上記したビニルエステルの重合はラジカル重合開始剤の存在下、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などいずれの方法でも行うことができるが、溶液重合、とくにメタノールを溶媒とする溶液重合法が好適である。このようにして得られたビニルエステル重合体を通常の方法によりけん化することにより高1,2−グリコール結合含有PVAが得られる。PVAの1,2−グリコール結合の含有量は1.9モル%以上であることが好適であり、より好ましくは1.95モル%以上、さらに好ましくは2.0モル%以上、最適には2.1モル%以上である。また、1,2−グリコール結合の含有量は4モル%以下であることが好ましく、さらに好ましくは3.5モル%以下、最適には3.2モル%以下である。ここで、PVAの1,2−グリコール結合の含有量はNMRスペクトルを解析することにより求めることができる。
【0017】
本発明において、アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位を有する重合体(A)とPVA(B)の重量比(A)/(B)が2/100〜200/100であることが必要であり、好ましくは5/100〜150/100、より好ましくは8/100〜120/100、最適には10/100〜100/100である。重量比(A)/(B)が2/100未満の場合、得られる接着剤に十分な耐水接着性を付与することができなくなる。一方、(A)と(B)の重量比が200/100以上の場合、得られる接着剤の粘度安定性が低下する。
【0018】
本発明において、アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位を有する重合体(A)がPVA(B)と結合している割合{(A)の全重量に対する(B)に結合した(A)の重量割合}(以下、(A)の結合割合と記す)が50%以上であることも必要であり、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、最適には80%以上である。(A)の結合割合が50%に満たない場合、接着剤に十分な耐水接着性を付与することができないし、粘度安定性も十分優れたものとはならない。ここで、(A)の結合割合は、後述する実施例1に記載の方法により測定される。
【0019】
本発明の接着剤に用いられる水性樹脂は、水溶液または水分散液として使用されるが、水分散液として使用する場合は、水性樹脂の粒子径は、動的光散乱法による測定値が500nm以下であることが好適であり、好ましくは400nm以下、より好ましくは300nm以下、最適には200nm以下である。粒子径が500nmを超えた場合、得られる接着剤の粘度安定性が低下する懸念が生じる。水性樹脂の粒子径の下限値はとくに限定されないが、20nm以上、さらには50nm以上が好適である。動的光散乱法による測定は、例えば、大塚電子(株)製のレーザーゼータ電位計ELS−8000等を用いて行うことができる。水性樹脂の粒子径は、(A)と(B)の重量比、さらには水性樹脂の製造条件(重合温度、重合時間、単量体、重合開始剤、分散剤の添加時期、連鎖移動剤の使用量など)を適宜選択することによって調整することができる。
【0020】
本発明の接着剤に用いられる水性樹脂またはその水分散液(a)の製法は、特に制限はなく、例えばPVA(B)の水溶液を分散剤として用い、アセトアセチル基を有するビニルモノマーを一時的又は連続的に添加し、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過酸化物系重合開始剤を添加し、乳化重合する方法が挙げられる。前記重合開始剤は還元剤と併用してレドックス系として用いる場合もある。その場合、通常、過酸化水素は酒石酸、酒石酸ナトリウム、L−アスコルビン酸、ロンガリットなどと共に用いられる。また、過硫酸アンモニウムおよび過硫酸カリウムは亜硫酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどと共に用いられる。この中でも、過酸化水素は、これを用いてアセトアセチル基を有するビニルモノマーを乳化重合した場合に上記した(A)の結合割合が増加するため、好適に用いられる。
【0021】
本発明の接着剤に用いられる耐水化剤(b)としては特に制限はなく、ヒドラジド化合物、アミン化合物、多価金属化合物から選ばれる少なくとも一種の耐水化剤が好適である。中でもヒドラジド化合物が安全性、耐水接着性の観点から好適に用いられる。
ヒドラジド化合物としては、アジピン酸ジヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、ジグリコール酸ジヒドラジド、酒石酸ジヒドラジド、リンゴ酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド等のジヒドラジド化合物が挙げられる。
アミン化合物としては、エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレントリアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン類;メンセンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、イソホロンジアミン、N−3−アミノプロピルシクロヘキシルアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、2,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス(アミノシクロヘキシル)メタン、1,3−ビス(アミノシクロヘキシルプロパン)、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、1,4−ビス(エチルアミノ)シクロヘキサン等の脂環族ポリアミン類;m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、4−(1−アミノエチル)アニリン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ビス(3−エチル−4−アミノ−5−メチルフェニルメタン)、1,4−ビス[2−(3,5−ジメチル−4−アミノフェニル)プロピル]ベンゼン等の芳香族ポリアミン類;N−アミノエチルピペラジン、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン等のヘテロ環族ポリアミン類などのポリアミン系硬化剤;これらポリアミン類とダイマー酸などのジカルボン酸を定法によって反応させて得られるポリアミドポリアミン硬化剤などが挙げられる。
多価金属化合物としては、炭酸ジルコニウムアンモニウム、酸塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、オクチル酸ジルコニウム、珪酸ジルコニウムなどジルコニウム化合物、およびチタンラクテートおよびその部分または完全中和物(例えば、チタンラクテート一アンモニウム塩、チタンラクテート二アンモニウム塩、チタンラクテート一ナトリウム塩、チタンラクテート二ナトリウム塩、チタンラクテート一カリウム塩、チタンラクテート二カリウム塩)、ジヒドロキシチタンビスラクテート、ジイソプロポキシチタンビス(トリエタノールアミナート)、ジ−n−ブトキシチタンビストリエタノールアミナート)、ジイソプロポキシチタンビス(アセチルアセトナート)、チタンテトラキス(アセチルアセトナート)、ポリチタンビス(アセチルアセトナート)などの有機チタン化合物などが挙げられる。
【0022】
水性樹脂またはその水分散液(a)と耐水化剤(b)との重量配合比[(a)/(b)](固形分換算)について特に制限はなく、通常、99.9/0.1〜50/50であり、好ましくは99.5/0.5〜70/30である。(a)/(b)が99.9/0.1を超える場合には、得られる接着剤について耐水接着性の向上効果が見られない場合があり、50/50未満の場合には接着剤の粘度安定性が低下する懸念がある。
【0023】
本発明の接着剤に用いられる無機充填剤(c)は、特に限定されるものではなく、被着体、塗工機、接着剤に求められる要求性能などに応じて適宜選択される。無機充填剤(c)の具体例としては、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフェライトおよびセリサイトなどのクレー、重質、軽質または表面処理された炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、石膏類、タルク、酸化チタンを挙げることができ、これらは単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。これらの中でもクレーが好適に用いられる。これらの無機充填剤(c)を水性樹脂またはその水分散液(a)および耐水化剤(b)と組み合わせて接着剤にした場合、無機充填剤がブロッキングを起こしたり、溶液中で沈降したりすることなく均一なスラリー溶液を与えることが必要であり、そのために、無機充填剤(c)として、平均粒径が好ましくは10μm以下、さらに好ましくは8μm以下、より好適には5μm以下の粉体が用いられる。
【0024】
本発明の接着剤において、水性樹脂またはその水分散液(a)と無機充填剤(c)との配合比率は、(a)100重量部に対して(c)が20重量部〜500重量部であることが好適であり、さらに好ましくは50重量部〜300重量部である。無機充填剤(c)が20重量部未満である場合には、接着剤の初期接着力が発現するのが遅くなったり、平衡接着力が低下する上、せん断応力および耐クリープ性などにも悪い結果を与える場合があり、また、500重量部を超えて多量に配合した場合には、接着剤の流動性が悪化したり、無機充填剤が溶液中で沈降して、接着力が低下する場合がある。
【0025】
本発明の接着剤は、その使用目的および用途によって粘度を任意に調整することができ、例えば、接着剤と被着体とを貼り合わせる際の温度における粘度は、B型粘度で100〜8000mPa・Sの範囲が好適であり、その際の固形分濃度は5〜50重量%の範囲が好適である。
【0026】
本発明の接着剤は、その効果を損なわない範囲であれば、他の添加剤を加えても何ら差し支えない。使用しうる添加剤の例としては、ポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダなどのリン酸化合物の金属塩、水ガラスなどの無機物で代表される分散剤、ポリアクリル酸およびその塩、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およびその金属塩などで代表されるアニオン性界面活性剤、高級アルコールのエチレンオキサイド付加物、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体などで代表されるノニオン界面活性剤などが挙げられ、これらを併用することにより、接着剤の流動性向上効果が期待できる。また、本発明の接着剤には、必要に応じて、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、各種消泡剤、防腐剤、防黴剤、着色顔料、消臭剤、香料などを添加することもできる。また、接着力の改善のために、硼酸、硼砂、グリセリンおよびエチレングリコール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もできる。また、場合によっては、澱粉、カゼイン、ゼラチン、グアーガム、アラビアガム、アルギン酸ソーダ類などの天然糊剤、CMC、酸化澱粉、メチルセルロースなどの加工天然糊剤、アクリルエマルジョン、ポリ酢酸ビニルエマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、SBRラテックスなどの合成樹脂系エマルジョン、各種ゴムラテックスなどを併用することができる。さらに、本発明の接着剤の効果を損なわない範囲であれば、これまで公知のPVAを併用しても差し支えない。
【0027】
本発明の接着剤は水系の接着剤であるが、凍結防止剤を添加してもよく、また接着剤層に柔軟性を付与するために、メチルアルコール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、セルソルブ類などの有機溶剤類を添加してもよい。
【0028】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
なお、以下の実施例において「%」および「部」は特に断りのない限り、「重量%」および「重量部」を意味する。
【0029】
実施例1
還流冷却器、温度計、窒素吹込口を備えた容量2リットルのガラス製重合容器に、イオン交換水900g、ポリビニルアルコール(PVA−1:重合度1700、けん化度98.5モル%:(株)クラレ製PVA−117)100gを仕込み、PVAを95℃で水に完全に溶解させた。このようにして得られたPVA水溶液を冷却し、窒素で置換した後、130rpmで撹拌しながら、温度を60℃に調整し、アセトアセトキシエチルメタクリレート25g、酒石酸ナトリウムの10%水溶液を5g仕込んだ。その後、0.5%過酸化水素水50gを3時間にわたって連続的に滴下し、乳化重合を行った。3時間が経過した後、固形分が11.96%(アセトアセトキシエチルメタクリレートの重合率99.7%)の水性樹脂の分散液が得られた。
水性樹脂の分散液の固形分100重量部に対して、耐水化剤としてアジピン酸ジヒドラジド9.8重量部を加えた後、無機充填剤としてASP−200(エンゲルハルト社製:平均粒子径0.55μカオリナイト系クレー)210重量部および蒸留水220重量部を200rpmの攪拌下で均一に加えることで固形分濃度25%の接着剤を調製した。
水性樹脂および接着剤を以下の方法により評価した。結果を表1に示す。
【0030】
(1)粒子径の測定
水性樹脂をイオン交換水により0.05%に希釈し、DLS平均粒子径を大塚電子製ELS−8000を用いて測定した。
(2)(A)成分の結合割合
水性樹脂を20℃、65%RH下で、PETフィルム上に流延し、7日間乾燥させて厚さ500μmの皮膜を得た。この皮膜を直径2.5cmの円盤状に打ち抜いたものを試料として用い、アセトンにて24時間ソックスレー抽出し、抽出物分から以下の式にしたがって(A)の結合割合を求めた。
(A)成分の結合割合(%)={1−(抽出物の絶乾重量/皮膜試料中の(A)成分の全重量)}×100
*抽出物の絶乾重量:抽出物を105℃、4時間で絶乾した重量。
(3)接着剤の粘度安定性
接着剤を40℃に1週間放置し、目視により粘度変化を観察し、以下の基準により評価した。
○:粘度の変化なし、△:流動性はあるがやや増粘する、×:ゲル化する
(4)接着剤の耐水接着性
接着剤を平バー(50μm)を用いてクラフト紙に塗工した直後に、クラフト紙を張り合わせて、20℃、65%RH条件下で24時間養生した後、40℃の水中に24時間浸漬させた。浸漬後にクラフト紙−クラフト紙接着部分を剥離し、その状況を以下の基準で判定した。結果を表1に示す。
◎;材破する
○;部分的に材破する
△;接着しているが界面剥離する
×;剥離する前に自然剥離している
【0031】
実施例2
実施例1で用いたPVA−1に代えて、PVA−2を用いた以外は実施例1と同様にして水性樹脂の分散液および接着剤を調製し、同様に評価した。結果を表1に示す。なお、PVA−2は以下の方法により合成した。
(PVA−2の合成)
容量5リットルのオートクレーブに酢酸ビニル2238gおよびメタノール753gを投入し、窒素で置換した後、系内の窒素をエチレンで置換した。エチレンで置換した後、内温を60℃に調整し、エチレンで加圧して系内の圧力を0.62MPaに調整した。圧力を調整した後、重合開始剤として0.5g/リットルの濃度に調整した2,2’−アゾビス(4−メトキシー2,4−ジメチルバレロニトリル)のメタノール溶液11.7ミリリットルをオートクレーブにフィードして重合を開始した。重合開始後、上述の重合開始剤溶液を37ミリリットル/時間の速度で重合終了時まで逐次添加した。重合開始から4時間後に系内の固形分濃度が29.3%になった時点で重合を停止した。この間、系内の圧力を逐次調整し、重合を停止した際の圧力は0.53MPaであった。得られたエチレン−酢酸ビニル共重合体の溶液にメタノール蒸気を通すことで、残存している酢酸ビニルを完全に除去して、固形分濃度が30%のエチレン−酢酸ビニル共重合体メタノール溶液を得た。
得られたエチレン−酢酸ビニル共重合体メタノール溶液333gにメタノール50gを加え40℃に調整した後、10%水酸化ナトリウムメタノール溶液を16.3g加え、けん化反応を行った。得られたゲル状物を粉砕し、水酸化ナトリウムメタノール溶液を添加してから1時間後に、大過剰の酢酸メチルを添加してけん化反応を停止させた後、メタノールで洗浄し、65℃で1昼夜乾燥して、PVA−2(重合度1000、けん化度99.2モル%、エチレン含有量7モル%)を得た。
【0032】
実施例3
実施例1で用いたPVA−1に代えて、PVA−3を用いた以外は実施例1と同様にして水性樹脂の分散液および接着剤を調製し、同様に評価した。結果を表1に示す。なお、PVA−3は以下の方法により合成した。
(PVA−3の合成)
容量5リットルのオートクレーブに酢酸ビニル2850gおよびメタノール150gを投入し、窒素で置換した後、内温を120℃、内圧を0.45MPaに調整した。重合開始剤として0.1%の濃度に調整した1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)のメタノール溶液3ミリリットルをオートクレーブにフィードして重合を開始した。重合開始後、上述の重合開始剤溶液を12.7ミリリットル/時間の速度で重合終了時まで逐次添加した。重合開始から2.2時間後に系内の固形分濃度が14.14%になった時点で重合を停止した。酢酸ビニル重合体の溶液にメタノール蒸気を通すことで、残存している酢酸ビニルを完全に除去して、固形分濃度が30%のエチレン−酢酸ビニル共重合体メタノール溶液を得た。
得られたエチレン−酢酸ビニル共重合体メタノール溶液333gにメタノール57gを加え、温度を40℃に調整した後、10%水酸化ナトリウムメタノール溶液を9.3g加え、けん化反応を行った。得られたゲル状物を粉砕し、水酸化ナトリウムメタノール溶液を添加してから1時間後に、大過剰の酢酸メチルを添加してけん化反応を停止させた後、メタノールで洗浄し、65℃で1昼夜乾燥して、PVA−3(重合度1700、けん化度98.5モル%、1,2−グリコール結合量2.2モル%)を得た。
【0033】
実施例4
実施例1において、PVA−1に代えて、PVA−4(重合度1700、けん化度88モル%:(株)クラレ製PVA−217)を用いたこと、およびPVA水溶液に加えるアセトアセトキシエチルメタクリレートの量を25gから50gに変更したこと以外は実施例1と同様にして水性樹脂の分散液を調製し、評価した。さらに、得られた水性樹脂の分散液に加えるアジピン酸ジヒドラジドの量を9.8重量部から16.3重量部に変えた以外は実施例1と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0034】
比較例1
実施例1において、アセトアセトキシエチルメタクレートを全く使用しなかった以外は実施例1と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0035】
比較例2
実施例2において、アセトアセトキシエチルメタクレートを全く使用しなかった以外は実施例2と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0036】
比較例3
実施例3において、アセトアセトキシエチルメタクレートを全く使用しなかった以外は実施例3と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0037】
比較例4
実施例4において、アセトアセトキシエチルメタクレートを全く使用しなかった以外は実施例4と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0038】
実施例5
実施例1において、水性樹脂の分散液に、耐水化剤としてエチレンジアミン3.4重量部を加えた以外は実施例1と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0039】
実施例6
実施例1において、水性樹脂の分散液に、耐水化剤としてジヒドロキシチタンビスラクテート14.7重量部を加えた以外は実施例1と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0040】
比較例5
アセトアセトキシエチルメタクリレートの使用量を25gから250gに変えた以外は実施例1と同様にして水性樹脂の分散液を調製し、評価した。さらに、得られた水性樹脂の分散液に加えるアジピン酸ジヒドラジドの量を9.8重量部から98重量部に変えた以外は実施例1と同様にして接着剤を調製し、評価した。結果を表1に示す。
【0041】
比較例6
還流冷却器、温度計、窒素吹込口を備えた容量2リットルのガラス製重合容器に、イオン交換水900g、ノニオン系乳化剤(日本油脂(株)製ノニオンK−220)1gを仕込み、次に、この水溶液を窒素置換後、130rpmで撹拌しながら、60℃に調整した後、アセトアセトキシエチルメタクリレート100g、酒石酸ナトリウムの10%水溶液を5g仕込んだ。その後、0.5%過酸化水素水50gを3時間にわたって連続的に滴下し、乳化重合を行った。3時間後、固形分が9.94%(アセトアセトキシエチルメタクリレートの重合率99.7%)のポリアセトアセトキシエチルメタクリレートの分散液が得られた。この分散液25.15gを、別途PVAを溶解して準備したPVA−1の10%水溶液100gに加えて、ポリアセトアセトキシエチルメタクリレートとPVAの混合分散液を得た。
得られた混合分散液の固形分100重量部に対して、耐水化剤としてアジピン酸ジヒドラジド9.8重量部を加えた後、無機充填剤としてASP−200(エンゲルハルト社製:平均粒子径0.55μカオリナイト系クレー)210重量部および蒸留水220重量部を200rpmの攪拌下で均一に加えることで固形分濃度25%の接着剤を調製した。
混合分散液および接着剤を実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
【0042】
比較例7
特開平9−124874号公報に記載の実施例1を参考にして、PVAとジケテンの反応を行い、アセトアセチル基含有PVA(PVA−5:けん化度99.4モル%、重合度1200、アセトアセチル化度6.0モル%)を得た。得られたPVA−5を加熱溶解して10%水溶液を調製した。
得られた水溶液の固形分100重量部に対して、耐水化剤としてアジピン酸ジヒドラジド11.8重量部を加えた後、無機充填剤としてASP−200(エンゲルハルト社製:平均粒子径0.55μカオリナイト系クレー)210重量部および蒸留水220重量部を200rpmの攪拌下で均一に加えることで固形分濃度25%の接着剤を調製した。
水溶液および接着剤を実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
【0043】
実施例7
実施例1において、アセトアセトキシメタクリレートを25g用いる代わりに、アセトアセトキシメタクリレート10gおよびメタクリル酸メチル40gを用いた以外は実施例1と同様にして水性樹脂の分散液を調製し、さらに得られた水性樹脂の分散液に加えるアジピン酸ジヒドラジドの量を9.8重量部から3.2重量部に変えた以外は実施例1と同様にして接着剤を調製した。水性樹脂の分散液および接着剤について評価した結果を表1に示す。
【0044】
比較例8
実施例1において、アセトアセトキシメタクリレートを25g用いる代わりに、アセトアセトキシメタクリレート2gおよびメタクリル酸メチル48gを用いた以外は実施例1と同様にして水性樹脂の分散液を調製し、さらに得られた水性樹脂の分散液に加えるアジピン酸ジヒドラジドの量を9.8重量部から3.2重量部に変えた以外は実施例1と同様にして接着剤を調製した。水性樹脂の分散液および接着剤について評価した結果を表1に示す。
【0045】
【表1】

【0046】
実施例1〜4の結果と比較例1〜4の結果を比較することにより、請求項1を満たす水性樹脂またはその水分散液(a)、耐水化剤(b)および無機充填剤(c)とを配合することにより、所望の粘度安定性および耐水接着性に優れた接着剤が得られることがわかる。アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位からなる重合体(A)およびビニルアルコール系重合体(B)の重量比(A)/(B)が200/100を超える場合には、接着剤の粘度安定性が低下する(比較例5)。また、(B)に結合した(A)の重量割合が(A)の全重量に対して50%に満たない場合には、接着剤の粘度安定性および耐水接着性が低下する(比較例6)。また、本発明の接着剤は、従来公知のPVAとジケテンの反応により得られるアセトアセチル基含有のPVAを成分とする接着剤(比較例7)と比較して、粘度安定性が顕著に優れている。また、アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位を5重量%以上含有する重合体(A)を成分とする接着剤(実施例7)は、アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位の含有量が5重量%に満たない重合体を成分とする接着剤(比較例8)と比較して、耐水接着性の点で著しく優れている。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明の接着剤は、粘度安定性(保存安定性)に極めて優れているため、年間を通じて使用できるという長所を備えている。また、従来のものよりも耐水接着性に優れることから、特に、これまで適用できなかった耐水接着性が必要とされる用途に応用することができる。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
アセトアセチル基を有するビニルモノマー単位を少なくとも5重量%含有する重合体(A)およびビニルアルコール系重合体(B)からなり、重量比(A)/(B)が2/100〜200/100であり、かつ(B)に結合した(A)の重量割合が(A)の全重量に対して50%以上である水性樹脂またはその水分散液(a)、耐水化剤(b)および無機充填剤(c)を含有する接着剤。
【請求項2】
ビニルアルコール系重合体(B)が、分子内に炭素数4以下のα−オレフィン単位を1〜20モル%含有し、けん化度80モル%以上のビニルアルコール系重合体である請求項1に記載の接着剤。
【請求項3】
α−オレフィン単位がエチレン単位である請求項2に記載の接着剤。
【請求項4】
ビニルアルコール系重合体(B)が、1,2−グリコール結合量を1.9モル%以上含有し、けん化度80モル%以上のビニルアルコール系重合体である請求項1に記載の接着剤。
【請求項5】
耐水化剤(b)が、ヒドラジド化合物、アミン化合物、多価金属化合物から選ばれる少なくとも一種の耐水化剤である請求項1〜4のいずれか1項に記載の接着剤。
【請求項6】
水性樹脂またはその水分散液(a)100重量部に対する無機充填剤(c)の配合量が20重量部〜500重量部である請求項1〜5のいずれか1項に記載の接着剤。
【請求項7】
無機充填剤(c)が、クレーである請求項1〜6のいずれか1項に記載の接着剤。


【公開番号】特開2007−269883(P2007−269883A)
【公開日】平成19年10月18日(2007.10.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−94651(P2006−94651)
【出願日】平成18年3月30日(2006.3.30)
【出願人】(000001085)株式会社クラレ (1,607)
【Fターム(参考)】