JP2002188069A - 接着剤組成物及びそれを用いた紙管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、耐水性、高温多湿強度に優れ、年間
を通じて耐圧強度変化率が極めて小さい紙管を効率良く
得るために、可塑剤や酢酸ビニルモノマーを一切用いる
ことなく、初期接着速度が速く、乾燥皮膜の弾性率が高
く、耐熱性、耐水性に優れ、充填材の沈降を低減した接
着剤組成物を提供する。 【解決手段】 保護コロイドとしてポリビニルアルコー
ルを用い、無機充填材の存在下において、（メタ）アク
リル系モノマーを単独、または（メタ）アクリル系モノ
マーと共重合可能なモノマーと共に乳化（共）重合する
ことにより得られた接着剤組成物及び、該接着剤組成物
を用いて紙管用原紙を層状に巻回して接着することによ
り得られた紙管。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接着剤組成物及びこれ
を用いた紙管に関し、詳しくは、耐熱性、耐水性、高温
多湿強度に優れた紙管を提供する接着剤組成物および紙
管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】紙管は通常、紙管用接着剤を紙管原紙に
施し、これを例えば金属製心棒に螺旋状かつ層状に巻き
付けることにより製造されている。従来の紙管用接着剤
としては、澱粉、ポリビニルアル コール、酢酸ビニル
樹脂エマルジョン等が用いられている。これら接着剤に
要求される性能としては、作業面では高速接着性に優れ
ていることが挙げられ、性能面では耐熱性、耐水性、偏
平耐圧強度、軸圧縮強度、ベンディング強度等の紙管の
強度が求められている。特にこれらの強度においては、
高温多湿時の強度が市場のニーズの高度化に伴い、近年
より強く求められているのが現状である。

【０００３】ポリビニルアルコール系接着剤組成物は、
比較的皮膜の弾性率が高く、耐熱性に優れるため、得ら
れる紙管は耐圧強度、耐熱性が良好であるが、皮膜の耐
水性に乏しいため、紙管の耐水性、および高温多湿時の
強度に劣り、また初期接着速度に劣るため、作業性が悪
い。また酢酸ビニル系樹脂エマルジョンは、初期接着速
度に優れるため、作業性は良好であるが、皮膜の耐熱性
に乏しいため、得られた紙管は耐熱性に劣り、また高温
多湿時の強度が悪い。耐熱性付与を目的にして酢酸ビニ
ル系樹脂エマルジョンに無機充填材を配合する方法もあ
るが、その場合、経時での充填材の沈降が起こり、また
初期接着速度が低下するため作業性が低下する。さらに
皮膜の耐水性が低下するため、得られた紙管の耐水性が
劣る。

【０００４】このような問題点を解決するために、特開
平１１−２２８６０８号では保護コロイドとしてポリビ
ニルアルコールを用い、クレー系顔料の存在下におい
て、酢酸ビニルモノマーを乳化重合して接着剤組成物を
得る方法が記載されている。この接着剤組成物は高い弾
性率の乾燥皮膜を有しており，従って製造される紙管は
耐圧強度に優れたものになる。また、初期接着力も優れ
たものになっている。しかしながら、酢酸ビニル系モノ
マーを用いた場合、一般的に高温多湿時の耐圧強度、耐
水性及び耐熱性が十分ではないと言う問題点を内包す
る。また、残存酢酸ビニルモノマーの発ガン性が先頃発
表されて波紋を呼んでおり、市場的には無酢ビ型の接着
剤が望まれている。

【０００５】上記の問題点を克服すべくポリビニルアル
コールを乳化安定剤としてアクリル系モノマーを重合し
た場合、アクリル系モノマーは酢酸ビニル系モノマーに
比べてラジカル反応特性が低いため重合時の安定性に乏
しく、得られたエマルジョンの機械的安定性に問題点が
ある。従って、樹脂濃度が極めて低い場合を除いて安定
に製造することが非常に困難である。ポリビニルアルコ
ールを乳化安定剤としてアクリル系モノマーを重合する
方法については、ポリビニルアルコールの平均重合度の
制限、連鎖移動剤の使用等により安定に製造する方法に
ついての報告が数報なされている。しかしながら、この
ような方法により得られたエマルジョンに耐熱性を付与
する目的で無機充填剤を添加した場合、経時で充填剤の
沈降や、粘度上昇等の問題が発生し、目的とする紙管を
得る接着剤が得られない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上にような
状況から、耐熱性、耐水性、高温多湿強度に優れ、年間
を通じて耐圧強度変化率が極めて小さい紙管を効率良く
得るために、可塑剤や酢酸ビニルモノマーを一切用いる
ことなく、初期接着速度が速く、乾燥皮膜の弾性率が高
く、耐熱性、耐水性に優れ、従来の無機充填材を併用し
た酢酸ビニル系樹脂エマルジョンに見られるような充填
材の沈降を低減した接着剤組成物を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決すべく鋭意検討を行った結果、保護コロイドと
してポリビニルアルコールを用い、無機充填材の存在下
において、（メタ）アクリル系モノマーを単独、または
（メタ）アクリル系モノマーと共重合可能なモノマーと
共に乳化（共）重合して得られる接着剤組成物が、初期
接着速度が速く、乾燥皮膜の弾性率が高く、耐熱性、耐
水性に優れ、特に紙管用接着剤として有用であること、
また該接着剤組成物を用いて年間を通じて耐圧強度変化
率が極めて小さい紙管が効率良く製造することができる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち本発明は、保護コロイドとしてポリビ
ニルアルコールを用い、無機充填材の存在下において、
（メタ）アクリル系モノマーを単独で、または（メタ）
アクリル系モノマーと共重合可能なモノマーと共に乳化
（共）重合することにより得られた接着剤組成物およ
び、該接着剤組成物を用いて紙管用原紙を層状に巻回し
て接着することにより得られた紙管である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において保護コロイドとし
て用いるポリビニルアルコールは、ケン化度が８０〜９
９．９モル％で、重合度が３００〜２５００のものを使
用することができる。該ポリビニルアルコールとしてヒ
ドロキシ基の一部をアセトアセトキシ化またはメルカプ
ト化した変性ポリビニルアルコールを使用することもで
きる。また、アニオン性、ノニオン性等の乳化剤を併用
しても良い。

【００１０】本発明による接着剤組成物の主成分である
（メタ）アクリル系モノマーとしては、（メタ）アクリ
ル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アク
リル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）
アクリル酸アミル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メ
タ）アクリル酸ヘプチル、（メタ）アクリル酸オクチ
ル、（メタ）アクリル 酸２−エチルヘキシル、（メ
タ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル等
の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アク
リル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸、ク
ロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、シトラ
コン酸、（メタ）アクリル酸グリシジル、（メタ）アク
リル酸アミド等のエチレン性不飽和酸；モノ（メタ）ア
クリル酸エチレングリコール、ジ（メタ）アクリル酸エ
チレングリコール、（メタ）アクリル酸プロピレングリ
コール、トリ（メタ）アクリル酸トリメチロールプロパ
ン等の二重結合を有するエチレン性不飽和酸；アクリロ
ニトリル等のニトリル系モノマーが挙げられ、これらの
モノマーは１種、又は２種以上混合して用いられる。

【００１１】さらに（メタ）アクリル系モノマーと共重
合可能なモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチ
レン、ｐ−スチレンスルホン酸等の芳香族ビニルモノマ
ーや、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のジエ
ン系モノマーが挙げられ、これらのモノマーは１種、又
は２種以上混合して用いられる。これらの（メタ）アク
リル系モノマーと共重合可能なモノマーを併用する場
合、（メタ）アクリル系モノマー１００重量部に対して
（メタ）アクリル系モノマーと共重合可能なモノマーが
１５０重量部以下とすることが好ましく、１００重量部
以下とすることが更に好ましい。（メタ）アクリル系モ
ノマー及び（メタ）アクリル系モノマーと共重合可能な
モノマーの合計量（後者が０の場合も含む）は、ポリビ
ニルアルコール１００重量部に対して１０〜５００重量
部である。モノマー量が１０重量部未満では耐水性が低
下するため好ましくない。また、５００重量部以上で
は、（メタ）アクリル系モノマーの反応性が低下するた
め好ましくない。

【００１２】本発明で使用される無機充填材は、特に限
定されるものではないが、一般的に知られているクレ
ー、カオリン、炭酸カルシウム、アスベスチン、シリ
カ、ホワイトカーボン、炭酸バリウム、アルミナホワイ
ト、サチン等が挙げられる。この中でもクレーが好まし
い。無機充填材の使用量は、ポリビニルアルコール１０
０重量部に対して、１０〜５００重量部である。無機充
填材が、１０重量部未満では期待した皮膜の弾性率、耐
熱性が得られず、５００重量部を超える場合には、アク
リル系単量体の反応性が低下し、耐水性が低下し、かつ
沈降の割合が増加するため好ましくない。

【００１３】本発明の接着剤組成物となる合成樹脂エマ
ルジョンは、上記のように、保護コロイドとしてポリビ
ニルアルコールを用い、無機充填材の存在下に乳化
（共）重合による重合操作を行うことにより得られる。
本発明の接着剤組成物においては無機充填材を最初から
投入して無機充填材の存在下に重合操作を行うものであ
り、乳化（共）重合の開始後に無機充填材を投入した場
合には、初期接着速度や耐熱性等の性能が充分に得られ
ない。

【００１４】乳化（共）重合は、通常の乳化重合法に従
って製造することができる。重合時には、通常の重合開
始剤が用いられ、一般に乳化重合に使用されるものであ
れば、全て使用することが出来る。重合開始剤の代表的
なものを挙げれば、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫
酸アンモニウム等の水溶性無機過酸化物、過硫酸塩、ク
メンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイ
ド等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等の
アゾ化合物である。重合開始剤の使用量はモノマーの総
重量に対して、好ましくは０．１〜２０重量部である。
なお、乳化（共）重合は、これらの重合開始剤と金属イ
オン及び酒石酸、蟻酸、蓚酸、亜硫酸水素ナトリウム等
の還元剤との併用による一般にレドックス重合法として
公知の方法によっても可能である。

【００１５】本発明の接着剤組成物の製造における（メ
タ）アクリル系モノマーや、（メタ）アクリル系モノマ
ーと共重合可能なモノマーの添加法に関しては、最初に
一括して重合系に添加しておく方法、初期にこれらのモ
ノマーの一部をあらかじめ添加し、その後残りのモノマ
ーを連続滴下する方法、全てのモノマーを連続滴下する
方法、モノマーとポリビニルアルコールと水をあらかじ
め乳化したものを連続滴下する方法等、通常の乳化重合
法に従って製造することができる。

【００１６】さらに本発明の接着剤組成物は目的を損な
わない範囲で必要に応じて他の配合剤を添加することが
できる。配合剤としては、ヒドロキシセルロース、カル
ボキシメチルセルロースを代表とするセルロース誘導
体、カゼイン、デンプン、ポリアクリルアミド等の水溶
性高分子、フタル酸ジブチル等のフタル酸誘導体、フェ
ニルグリコール等のグリコール酸誘導体、アジピン酸誘
導体、スルホン酸誘導体、脂肪酸誘導体、スルホン酸誘
導体、フマル酸誘導体、パラフィン誘導体、ポリエステ
ル誘導体等の可塑剤、粘着付与剤、充填材、顔料、染
料、消泡剤、防腐剤、有機溶剤等が挙げられる。

【００１７】本発明の紙管は、従来公知の製造方法によ
り紙管用原紙を層状に巻回して製造される。例えば本発
明の接着剤組成物を紙管原紙に施し、これを例えば金属
製心棒に螺旋状にかつ層状に巻き付けることにより製造
することができる。本発明の接着剤組成物を用いること
により紙管を高速に効率良く製造することができる。ま
た本発明の接着剤組成物を用いて製管された紙管は、耐
熱性、耐水性、高温多湿強度に優れ、年間を通じて耐圧
強度変化率が極めて小さい。これは本発明の接着剤組成
物が、すぐれた初期接着速度、高弾性率、耐水性および
耐熱性を有することに基づいている。

【００１８】本発明では保護コロイドとしてポリビニル
アルコールを用い、無機充填材の存在下において、アク
リル系モノマーを単独、またはアクリル系モノマーと共
重合可能なモノマーと共に乳化（共）重合して接着剤組
成物を製造することにより、樹脂に対するフィラー効果
により、接着剤としてより優れた初期接着速度、高弾性
率および耐熱性が発現する。また、本発明の接着剤組成
物は、可塑剤及び酢酸ビニルモノマーを一切使用しない
ものであり、単に無機充填材を添加した合成樹脂エマル
ジョンと比較して、合成樹脂エマルジョン粒子への充填
材の吸着混合がより促進され、充填材の沈降が低減され
る。さらに、本発明の接着剤組成物を用いることより、
耐熱性、耐水性、高温多湿強度に優れ、年間を通じて耐
圧強度変化率が極めて小さい紙管を効率良く製管するこ
とができる。

【００１９】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。尚、実施例および比較例中の部および％は、
特に記載のない限り重量基準である。

【００２０】実施例１ 撹拌機、滴下ロート、還流冷却器および温度計を備えた
反応容器にクレー１３０部、ポリビニルアルコール（ケ
ン化度９２ｍｏｌ％重合度１０００）６０部および水５
７０部を仕込み、撹拌下、内温７０℃に昇温した。これ
にメタクリル酸メチル１００部、アクリル酸ブチル１０
０部を１．５時間で滴下した。一方、同時に５％過硫酸
アンモニウム水溶液１２部を１．５時間かけて滴下し、
重合を行った。滴下終了後、２時間、８０℃に保った。
その後３０℃まで冷却し、水で希釈した。得られた接着
剤組成物は不揮発分が３０％で、粘度は５００mPa・sで
あった。

【００２１】実施例２ 実施例１においてメタクリル酸メチルをスチレンに変更
した以外は実施例１と同様の反応を行なった。得られた
接着剤組成物は不揮発分が２９％で、粘度は５００mPa・
sであった。

【００２２】実施例３ 実施例１においてクレーをタルクに変更した以外は実施
例１と同様の反応を行なった。得られた接着剤組成物は
不揮発分が２８％で、粘度は５００mPa・sであった。

【００２３】実施例４ 実施例１においてポリビニルアルコール６０部を末端に
メルカプト基を有するポリビニルアルコール（ケン化度
８８ｍｏｌ％、重合度５００）３０部および同じく末端
にメルカプト基を有するポリビニルアルコール（ケン化
度９８ｍｏｌ％、重合度１５００）３０部に変更した以
外は実施例１と同様の反応を行なった。得られた接着剤
組成物は不揮発分が２８％で、粘度は５００mPa・sであ
った。

【００２４】比較例１ 実施例１において重合を行わず、ポリビニルアルコール
およびクレーのみからなる接着剤組成物を得た。得られ
た接着剤組成物は不揮発分が２５％で、粘度は５００mP
a・sであった。

【００２５】比較例２ 実施例１においてクレーを用いず、メタクリル酸メチル
およびアクリル酸ブチルを酢酸ビニル５００部に変更し
たこと以外は実施例１と同様の反応を行った。得られた
接着剤組成物は不揮発分３５％が、粘度は５００mPa・s
であった。

【００２６】比較例３ 実施例１において重合を行わず、ポリビニルアルコール
およびクレーのみからなる接着剤組成物に、アクリル酸
エステル系共重合樹脂エマルジョン３００部を配合し
て、接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物は不揮
発分３２％、粘度５００mPa・sであった。

【００２７】以上、各実施例１および各比較例で得られ
た接着剤組成物を用いて、紙管の製造を行い、その性能
の評価を次のように行なった。結果を表１に示す 作業性；それぞれの接着剤組成物について紙管の製造を
行い、ＭＡＸ製管スピードを示す。 耐圧強度；それぞれの接着剤組成物を用いて製管した紙
管について、所定の温湿度条件に所定期間放置したとき
の偏平耐圧強度を示す。 耐沈降性；沈降管にそれぞれの接着剤組成物を入れ、３
０日間放置後の沈降量を測定した。 ○：沈降無し
△：沈降小 ×：沈降大

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の接着剤組成物は、初期接着速度が速く、乾燥皮膜
の弾性率が高いので耐圧強度の高い紙管を効率よく製造
することができる。また、本発明の接着剤組成物は耐熱
性と耐水性に優れており、可塑剤及び酢酸ビニルモノマ
ーを一切用いないものであり、従来のクレー等無機充填
材を併用した合成樹脂エマルジョンに見られるような充
填材の沈降を低減した接着剤組成物が提供される。更に
本発明の接着剤組成物を用いて製作された紙管は、耐熱
性、耐水性、高温多湿強度に優れ、年間を通じて耐圧強
度変化率が極めて小さい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多田 幸彦 大阪府大阪市旭区大宮１−11−３ 日本紙 管工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3E075 BA72 CA02 DC63 DD02 GA04 4J040 CA061 CA111 CA161 DB041 DB081 DD021 DD022 DF011 DF041 DF051 DF061 DF081 DF101 DG001 DJ011 EC231 GA01 GA03 GA05 GA11 GA25 HA136 HA196 HA306 HA356 JA03 KA42 LA05 LA06 LA07 LA08 MA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保護コロイドとしてポリビニルアルコー
   ルを用い、無機充填材の存在下において、（メタ）アク
   リル系モノマーを単独で、または（メタ）アクリル系モ
   ノマーと共重合可能なモノマーと共に乳化（共）重合す
   ることにより得られた接着剤組成物。
2. 【請求項２】 保護コロイドとして用いるポリビニルア
   ルコール１００重量部に対して、（メタ）アクリル系モ
   ノマー及び（メタ）アクリル系モノマーと共重合可能な
   モノマーの合計が１０〜５００重量部である請求項１に
   記載の接着剤組成物。
3. 【請求項３】 保護コロイドとして用いるポリビニルア
   ルコール１００重量部に対して、無機充填材が１０〜５
   ００重量部である請求項１に記載の接着剤組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の接着剤組成物を用
   いて紙管用原紙を層状に巻回して接着することにより得
   られた紙管。