JP2003041219A - 粉末感熱性接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製本、製箱、製袋などの紙分野のホットメル
ト接着剤としては、接着性、作業性、柔軟性に優れたエ
チレン−酢酸ビニル共重合体が広く使用されている。し
かし、該樹脂が疎水性であるため、例えば水中での古紙
を再生処理するのに困難をきたしている。 【解決手段】 澱粉可塑剤を含有する澱粉糊液を噴霧乾
燥することを特徴とする粉末状感熱性接着剤が、接着力
および水溶解速度の大きい水溶性ホットメルト接着剤と
して使用できること見出し、本発明を完成するに至っ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は澱粉を基材にしたホ
ットメルト接着剤に関する。さらに詳しくは水溶性の粉
末状感熱性接着剤で、澱粉可塑剤を含有する澱粉糊液を
噴霧乾燥することにより得られる粉末状感熱性接着剤に
関する。この接着剤は接着力が大きくかつ水への溶解速
度も大きいので、水による被着体の易剥離性や高速度の
水溶性が要求される古紙再生用、繊維仮止用接着剤とし
て適する。あるいは、喫煙後環境中に廃棄された際に雨
水などによって容易に崩壊する、崩壊性たばこフィルタ
ー用接着剤として用いられる。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】ホットメルト接着剤
は、室温で１００％固形分の物質であり、揮発性溶剤を
含有しないか又は必要としない。この接着剤は室温で固
体物質であるが、加熱により溶融し液体又は液状となり
この形態で使用される。冷却すると、接着剤は再び固体
となり、そしてその凝集力により接着力を得る。この点
に関して、ホットメルト接着剤は、溶剤の蒸発又は除去
により固体状態を経て接着する他のタイプの接着剤と異
なる。ホットメルト接着剤は、水あるいは溶剤をベース
とする接着剤系におけるような蒸発工程が不必要なため
これらの接着剤と比べて、接着工程においてコスト及び
時間効率を高くすることができる。また、広範な被接着
体に適用できること、接着速度が非常に速いこと、毒性
や危険性がないこと、製本用、包装用、木工用、製靴
用、織物接着用などの用途に盛んに使用されている。ホ
ットメルト接着剤としては接着性、溶融性、耐熱性、耐
寒性、柔軟性などの性能を満たすことが要求され、一般
的にはエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルがベースポ
リマーとして用いられている。

【０００３】環境問題として天然資源の保護が叫ばれ、
古紙再生等のリサイクルが盛んに行われてきている。し
かしながら、例えば、製本用ホットメルト接着剤のほと
んどはエチレン−酢酸ビニル共重合体を主体とした水不
溶性熱可塑性樹脂であるため、古紙再生行程において、
紙の繊維部から脱離した接着剤が塊やフィルム状として
残り、これが再生された紙の表面に付着して、斑点や凸
凹の原因となったり、インクの印刷性に悪影響を与える
等の問題が生じる。段ボール用のホットメルト接着剤で
も同様の課題がある。従って、水溶性のホットメルト接
着剤の開発が望まれている。

【０００４】これらの要求に従い、部分ケン化ポリビニ
ルアルコールをホットメルト接着剤として使用する特許
が多数公開されている。例えば、特開昭５８−１０４３
８号公報には、ポリビニルアルコール系ホットメルト接
着剤の製造方法が記載されている。すなわち、重合度２
００以下のポリ酢酸ビニルを炭素数１〜４の脂肪族アル
コールに溶解し、アルカリを加えてケン化度３０〜８０
モル％にケン化したあと加熱して溶媒およびケン化副生
物を除去するとともに部分ケン化ポリビニルアルコール
の溶融物を得、得られた部分ケン化ポリビニルアルコー
ルの溶融物を融剤と混合することが記載されている。

【０００５】しかしながら、ポリビニルアルコールは分
子構造的に水酸基の水素結合が強力であるため、溶融温
度が高く、また分解点と融点が近いため溶融時に酸化分
解が起こるなどの問題がある。この為、低重合度、部分
ケン化ポリビニルアルコールに可塑剤、粘着付与剤を配
合したホットメルト接着剤として使用されるケースがほ
とんどである。しかしこれらは水分散性については良好
であるが、水に容易に溶解しないので、古紙再生工程で
分散した接着剤が再生紙に混入するという問題は解決さ
れていない。

【０００６】上記の問題点を解決するものとしては、特
開２０００−６３７８９号公報に開示された低粘度化澱
粉に可塑剤を含浸させる方法および特開２０００−１６
９８１２号公報に開示されたアルファー化澱粉に可塑剤
を吸着後に乾燥させる方法などが挙げられる。しかしな
がら前者には、部分的に可塑剤が吸着されないものがで
きてしまい接着不良の原因となりやすい、また、接着力
も充分でないという問題点がある。後者は、乾燥時の攪
拌でシェアーがかかると可塑剤と澱粉が分離して澱粉が
固まり粉末状にならないので特殊な装置が必要であると
いう問題点がある。以上のように、古紙資源の再生に有
効で塗布性に優れたホットメルト接着剤がないのが現状
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決できる水溶性感熱性接着剤について鋭意検討した
結果、澱粉可塑剤を含有した澱粉糊液を噴霧乾燥して得
られたものが接着力および水溶解速度の大きい水溶性ホ
ットメルト接着剤として使用できること見出し、本発明
を完成するに至った。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に使用出来る澱粉は、未化
工澱粉、各種澱粉誘導体等が挙げられるが、接着剤とし
たときに加熱溶融時の粘度の低い澱粉が被着体への流動
性が良く接着性も良い。また、噴霧乾燥の際の作業性も
良くなる。低粘度の澱粉としては焙焼デキストリン、酸
処理澱粉、酸化澱粉等が挙げられるがこれに限定される
ものではない。粘度の範囲は濃度４０％、３０℃で２０
〜１００００Ｐａ・ｓのものが好ましい。これ以上では
加熱溶融時の流動性が悪く接着力が弱くなる。これ以下
では、噴霧乾燥したときにべたつきを生じて好ましくな
い。特に好ましい粘度は濃度４０％、３０℃で１００〜
６０００Ｐａ・ｓである。さらに好ましくは３００〜３
０００Ｐａ・ｓである。

【０００９】澱粉可塑剤としては、澱粉を糊化出来、か
つ糊化物に可塑性を付与できるものであれば特に制限は
なく、たとえば尿素、チオ尿素、パラトルエンスルホン
アミド、メラミン等や、ポリオール類ではエチレングリ
コール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、ヘキサメチレングリコール、グリセリン、ジグリセ
リン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ペン
タエリスリトール、ソルビトール、マンニトール等の多
価アルコール類が挙げられる。これらの中では尿素およ
びポリエチレングリコール等が好ましい。

【００１０】可塑剤の使用量は、澱粉１００重量部当た
り１０〜１００重量部の可塑剤を用いることが、澱粉を
充分に糊化させ、かつ糊化物に充分な流動性を付与でき
るという観点から適当である。さらに、好ましくは、澱
粉１００重量部当たり２０〜７０重量部の可塑剤を用い
ることが、澱粉を充分に糊化させるとともに、糊化物に
適度な流動性を付与できるという観点から適当である。
また、必要に応じてポリビニルアルコール、アラビアガ
ム等の水溶性糊剤を添加しても差し支えない。

【００１１】噴霧する糊液の調製法は、澱粉を完全に糊
化させることが出来ればよい。具体的には澱粉スラリー
を糊化開始温度以上に加熱して糊化させる方法、澱粉ス
ラリーに水酸化ナトリウム等のアルカリを添加して糊化
させる方法などが挙げられる。可塑剤は、随時添加して
溶解させるとよい。糊液の粘度は、６０℃で１０〜２０
０Ｐａ・ｓのものが好適に使用される。固形分としては
１０〜５０％であり１０％以下であると乾燥効率が悪く
５０％以上であるとスプレーのノズルからの噴霧状態が
悪くなる。

【００１２】可塑剤を含有する糊液をディスクアトマイ
ザー型、あるいはノズル型の噴霧乾燥機等の噴霧乾燥装
置を用いて乾燥させて粉末感熱性接着剤を得る。乾燥温
度については、熱風の入口温度は、充分に水分が除去で
きる温度であればよく、１００℃以上が望ましい。ま
た、排風温度はホットメルト接着剤の融点以下でなけれ
ばならない。融点以上であると乾燥機の壁に付着して出
てこない。大きな粒子が必要な場合は、造粒機構を有す
る噴霧乾燥装置を用いることが出来る。

【００１３】本発明の粉末感熱性接着剤の溶融粘度は、
細管式レオメーターにより測定される。細管式レオメー
ターとしては、例えば、フローテスターＣＦＴ−１００
ＤまたはＣＦＴ−５００Ｄ（島津製作所株式会社製）が
挙げられる。測定原理は、ピストンにより一定の荷重を
かけて溶融した試料が細い穴をもったダイから押し出さ
れるときのピストンの移動量より溶融粘度が算出される
ものである。測定条件は、定温法１４０℃でダイ径１ｍ
ｍ、荷重１０ｋｇが適当である。この条件で本発明の粉
末水溶解性ホットメルト接着剤の溶融粘度は、０．１〜
１００００Ｐａ・ｓのものが好適に用いられる。０．１
Ｐａ・ｓ以下では、良好な粉末として得るのが困難であ
り、接着力もまた充分に得られない。また、１００００
Ｐａ・ｓ以上では粘度が高すぎて接着時に基材に対して
接着剤が十分に拡散しない。

【００１４】本発明の粉末感熱性接着剤の用途として
は、水溶性の特徴を生かして、製本用接着剤、製函用接
着剤、包装紙用接着剤などに使用できる。本発明の粉末
感熱性接着剤は水溶性であり、高水溶解速度をも有する
ので、本発明の粉末感熱性接着剤を使用した古紙を従来
のような再生工程で処理しても、従来の接着剤が有して
いた欠点、すなわち紙の繊維部から脱離した接着剤が塊
やフィルム状として残り、これが再生された紙の表面に
付着して、班点や凹凸の原因となったり、インクの印刷
性に悪影響を与える等の問題を生じることなく、再生す
ることが可能である。また、縫製衣類の繊維仮止め用接
着剤としても使用でき、縫製後は、水洗により接着剤を
取り除くことができる。また、たばこフィルターのバイ
ンダーとして使用すると、崩壊性たばこフィルターとな
り、喫煙後環境中に廃棄された際に、雨水などによって
容易に崩壊するようになる。

【００１５】以下、本発明を実施例にて更に詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。 ＜実施例１＞酸化澱粉２００重量部に尿素６０重量部、
ポリグリセリン＃３１０（阪本薬品工業株式会社製）１
０重量部および水８８０重量部を加え攪拌した。８０℃
以上でスラリーが完全に糊になるまで加熱した。糊液を
６０℃で保温しながら噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥して
粉末感熱性接着剤を得た。（入口温度１２０℃、排風温
度７４℃）。フローテスターＣＦＴ−１００Ｄにより溶
融粘度を測定すると２５０Ｐａ・s(１４０℃、荷重１０
ｋｇ)であった。 ＜実施例２＞酸化澱粉の代わりに酸処理澱粉を用いる以
外は実施例１と同様にして粉末感熱性接着剤を得た。溶
融粘度は、９７００Ｐａ・sであった。 ＜実施例３＞酸化澱粉の代わりに酸化酢酸澱粉（置換度
０．０９）を用いる以外は実施例１と同様にして粉末感
熱性接着剤を得た。溶融粘度は、１２４０Ｐａ・sであ
った。 ＜実施例４＞酸化澱粉の代わりに酸化ヒドロキシプロピ
ル化澱粉（置換度０．１１）を用いる以外は実施例１と
同様にして粉末感熱性接着剤を得た。溶融粘度は、２．
３Ｐａ・s であった。 ＜実施例５＞ポリグリセリン＃３１０の代わりにポリエ
チレングリコール（分子量４００）を用いる以外は実施
例１と同様にして粉末感熱性接着剤を得た。溶融粘度
は、４６１Ｐａ・s であった。 ＜実施例６＞実施例１の組成にポリビニルアルコール
(ＵＭＲ−１０Ｍ ユニチカ株式会社製)１０重量部を加
える以外は実施例１と同様にして粉末ホットメルト接着
剤を得た。溶融粘度は、２８１０Ｐａ・s であった。 ＜実施例７＞実施例１の組成にアラビアガム１0重量部
を加える以外は実施例１と同様にして粉末感熱性接着剤
を得た。溶融粘度は、９６０Ｐａ・sであった。

【００１６】＜比較例１＞酸化澱粉２００重量部に尿素
４０重量部、ポリエチレングリコール（分子量２００）
８重量部および水８８０重量部の組成で実施例１と同様
にして粉末感熱性接着剤を得た。溶融粘度は、１１０５
０Ｐａ・s であった。 ＜比較例２＞焙焼デキストリン２００重量部に尿素８０
重量部、ポリグリセリン＃３１０２０重量部および水８
８０重量部の組成で実施例１と同様にして噴霧したが水
飴状にスプレー乾燥機内の壁に付着して良好な粉末とし
て得ることはできなかった。溶融粘度は、０．３Ｐａ・
sであった。

【００１７】＜実施例８＞実施例１〜７及び比較例１、
２で得られた感熱性接着剤、市販のエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体系ホットメルト接着剤（以下、比較例３とす
る）および市販のウレタン系ホットメルト接着剤（以
下、比較例４とする）を綿布に散布し均一に分散し連続
して上部より間接加熱を行い接着させた。放冷後この綿
布を合板にあてアイロンで１６０℃、５秒間加熱接着し
剥離強度を測定した。剥離強度の測定方法は以下の通リ
である。また、接着の状態も観察した。さらに接着した
綿布と合板を２５℃の水に入れゆっくり攪拌した時のは
がれ具合を観察した。これらの結果を表１に示した。

【００１８】＜剥離強度の測定方法＞接着した綿布を２
０℃、６５ＲＨ％で２４時間放置した後、２．５ｃｍ巾
にカットし、オートグラフで引張り（引張速度１００ｍ
ｍ／ｍｉｎ）、剥離強度を求めた。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明の粉末感熱性接着
剤は、接着力が大きく、また水溶性であり、かつ水溶解
速度も大きい。例えば水による被着体の易剥離性や水溶
性が要求される古紙再生用、繊維仮止め用接着剤として
適し、あるいは、喫煙後環境中に廃棄された際に雨水な
どによって容易に崩壊する、崩壊性たばこフィルター用
接着剤として極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J040 BA101 HB09 HB10 HB11 HC19 JA02 JA07 JB05 KA25 KA31 LA06 MA08 MA09 PA30 PA35

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 澱粉可塑剤を含有する澱粉糊液を噴霧乾
   燥することを特徴とする粉末感熱性接着剤。
2. 【請求項２】 該澱粉糊液に用いる澱粉が、低粘度化澱
   粉である特許請求項１記載の粉末感熱性接着剤。
3. 【請求項３】 該澱粉可塑剤が尿素および/または多価
   アルコール類である特許請求項１記載の粉末感熱性接着
   剤。
4. 【請求項４】 細管式レオメーターによる溶融粘度が
   ０．１〜１００００Ｐａ・ｓ（１４０℃、荷重１０ｋ
   ｇ）である特許請求項１記載の粉末感熱性接着剤。
5. 【請求項５】 固形分が１０〜５０％である澱粉可塑剤
   を含有する澱粉糊液を、熱風の入口温度が１００℃以
   上、排風温度が粉末感熱性接着剤の融点以下で噴霧乾燥
   することを特徴とする粉末感熱性接着剤の製造方法。